include/linux/f2fs_fs.h

   1 /**
   2  * include/linux/f2fs_fs.h
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012 Samsung Electronics Co., Ltd.
   5  *             http://www.samsung.com/
   6  *
   7  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   8  * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
   9  * published by the Free Software Foundation.
  10  */
  11 #ifndef _LINUX_F2FS_FS_H
  12 #define _LINUX_F2FS_FS_H
  13
  14 #include <linux/pagemap.h>
  15 #include <linux/types.h>
  16
  17 #define F2FS_SUPER_OFFSET               1024    /* byte-size offset */
  18 #define F2FS_LOG_SECTOR_SIZE            9       /* 9 bits for 512 byte */
  19 #define F2FS_LOG_SECTORS_PER_BLOCK      3       /* 4KB: F2FS_BLKSIZE */
  20 #define F2FS_BLKSIZE                    4096    /* support only 4KB block */
  21 #define F2FS_MAX_EXTENSION              64      /* # of extension entries */
  22 #define F2FS_BLK_ALIGN(x)       (((x) + F2FS_BLKSIZE - 1) / F2FS_BLKSIZE)
  23
  24 #define NULL_ADDR               ((block_t)0)    /* used as block_t addresses */
  25 #define NEW_ADDR                ((block_t)-1)   /* used as block_t addresses */
  26
  27 /* 0, 1(node nid), 2(meta nid) are reserved node id */
  28 #define F2FS_RESERVED_NODE_NUM          3
  29
  30 #define F2FS_ROOT_INO(sbi)      (sbi->root_ino_num)
  31 #define F2FS_NODE_INO(sbi)      (sbi->node_ino_num)
  32 #define F2FS_META_INO(sbi)      (sbi->meta_ino_num)
  33
  34 /* This flag is used by node and meta inodes, and by recovery */
  35 #define GFP_F2FS_ZERO   (GFP_NOFS | __GFP_ZERO)
  36
  37 /*
  38  * For further optimization on multi-head logs, on-disk layout supports maximum
  39  * 16 logs by default. The number, 16, is expected to cover all the cases
  40  * enoughly. The implementaion currently uses no more than 6 logs.
  41  * Half the logs are used for nodes, and the other half are used for data.
  42  */
  43 #define MAX_ACTIVE_LOGS 16
  44 #define MAX_ACTIVE_NODE_LOGS    8
  45 #define MAX_ACTIVE_DATA_LOGS    8
  46
  47 /*
  48  * For superblock
  49  */
  50 struct f2fs_super_block {
  51         __le32 magic;                   /* Magic Number */
  52         __le16 major_ver;               /* Major Version */
  53         __le16 minor_ver;               /* Minor Version */
  54         __le32 log_sectorsize;          /* log2 sector size in bytes */
  55         __le32 log_sectors_per_block;   /* log2 # of sectors per block */
  56         __le32 log_blocksize;           /* log2 block size in bytes */
  57         __le32 log_blocks_per_seg;      /* log2 # of blocks per segment */
  58         __le32 segs_per_sec;            /* # of segments per section */
  59         __le32 secs_per_zone;           /* # of sections per zone */
  60         __le32 checksum_offset;         /* checksum offset inside super block */
  61         __le64 block_count;             /* total # of user blocks */
  62         __le32 section_count;           /* total # of sections */
  63         __le32 segment_count;           /* total # of segments */
  64         __le32 segment_count_ckpt;      /* # of segments for checkpoint */
  65         __le32 segment_count_sit;       /* # of segments for SIT */
  66         __le32 segment_count_nat;       /* # of segments for NAT */
  67         __le32 segment_count_ssa;       /* # of segments for SSA */
  68         __le32 segment_count_main;      /* # of segments for main area */
  69         __le32 segment0_blkaddr;        /* start block address of segment 0 */
  70         __le32 cp_blkaddr;              /* start block address of checkpoint */
  71         __le32 sit_blkaddr;             /* start block address of SIT */
  72         __le32 nat_blkaddr;             /* start block address of NAT */
  73         __le32 ssa_blkaddr;             /* start block address of SSA */
  74         __le32 main_blkaddr;            /* start block address of main area */
  75         __le32 root_ino;                /* root inode number */
  76         __le32 node_ino;                /* node inode number */
  77         __le32 meta_ino;                /* meta inode number */
  78         __u8 uuid[16];                  /* 128-bit uuid for volume */
  79         __le16 volume_name[512];        /* volume name */
  80         __le32 extension_count;         /* # of extensions below */
  81         __u8 extension_list[F2FS_MAX_EXTENSION][8];     /* extension array */
  82         __le32 cp_payload;
  83 } __packed;
  84
  85 /*
  86  * For checkpoint
  87  */
  88 #define CP_ERROR_FLAG           0x00000008
  89 #define CP_COMPACT_SUM_FLAG     0x00000004
  90 #define CP_ORPHAN_PRESENT_FLAG  0x00000002
  91 #define CP_UMOUNT_FLAG          0x00000001
  92
  93 struct f2fs_checkpoint {
  94         __le64 checkpoint_ver;          /* checkpoint block version number */
  95         __le64 user_block_count;        /* # of user blocks */
  96         __le64 valid_block_count;       /* # of valid blocks in main area */
  97         __le32 rsvd_segment_count;      /* # of reserved segments for gc */
  98         __le32 overprov_segment_count;  /* # of overprovision segments */
  99         __le32 free_segment_count;      /* # of free segments in main area */
 100
 101         /* information of current node segments */
 102         __le32 cur_node_segno[MAX_ACTIVE_NODE_LOGS];
 103         __le16 cur_node_blkoff[MAX_ACTIVE_NODE_LOGS];
 104         /* information of current data segments */
 105         __le32 cur_data_segno[MAX_ACTIVE_DATA_LOGS];
 106         __le16 cur_data_blkoff[MAX_ACTIVE_DATA_LOGS];
 107         __le32 ckpt_flags;              /* Flags : umount and journal_present */
 108         __le32 cp_pack_total_block_count;       /* total # of one cp pack */
 109         __le32 cp_pack_start_sum;       /* start block number of data summary */
 110         __le32 valid_node_count;        /* Total number of valid nodes */
 111         __le32 valid_inode_count;       /* Total number of valid inodes */
 112         __le32 next_free_nid;           /* Next free node number */
 113         __le32 sit_ver_bitmap_bytesize; /* Default value 64 */
 114         __le32 nat_ver_bitmap_bytesize; /* Default value 256 */
 115         __le32 checksum_offset;         /* checksum offset inside cp block */
 116         __le64 elapsed_time;            /* mounted time */
 117         /* allocation type of current segment */
 118         unsigned char alloc_type[MAX_ACTIVE_LOGS];
 119
 120         /* SIT and NAT version bitmap */
 121         unsigned char sit_nat_version_bitmap[1];
 122 } __packed;
 123
 124 /*
 125  * For orphan inode management
 126  */
 127 #define F2FS_ORPHANS_PER_BLOCK  1020
 128
 129 struct f2fs_orphan_block {
 130         __le32 ino[F2FS_ORPHANS_PER_BLOCK];     /* inode numbers */
 131         __le32 reserved;        /* reserved */
 132         __le16 blk_addr;        /* block index in current CP */
 133         __le16 blk_count;       /* Number of orphan inode blocks in CP */
 134         __le32 entry_count;     /* Total number of orphan nodes in current CP */
 135         __le32 check_sum;       /* CRC32 for orphan inode block */
 136 } __packed;
 137
 138 /*
 139  * For NODE structure
 140  */
 141 struct f2fs_extent {
 142         __le32 fofs;            /* start file offset of the extent */
 143         __le32 blk_addr;        /* start block address of the extent */
 144         __le32 len;             /* lengh of the extent */
 145 } __packed;
 146
 147 #define F2FS_NAME_LEN           255
 148 #define F2FS_INLINE_XATTR_ADDRS 50      /* 200 bytes for inline xattrs */
 149 #define DEF_ADDRS_PER_INODE     923     /* Address Pointers in an Inode */
 150 #define ADDRS_PER_INODE(fi)     addrs_per_inode(fi)
 151 #define ADDRS_PER_BLOCK         1018    /* Address Pointers in a Direct Block */
 152 #define NIDS_PER_BLOCK          1018    /* Node IDs in an Indirect Block */
 153
 154 #define ADDRS_PER_PAGE(page, fi)        \
 155         (IS_INODE(page) ? ADDRS_PER_INODE(fi) : ADDRS_PER_BLOCK)
 156
 157 #define NODE_DIR1_BLOCK         (DEF_ADDRS_PER_INODE + 1)
 158 #define NODE_DIR2_BLOCK         (DEF_ADDRS_PER_INODE + 2)
 159 #define NODE_IND1_BLOCK         (DEF_ADDRS_PER_INODE + 3)
 160 #define NODE_IND2_BLOCK         (DEF_ADDRS_PER_INODE + 4)
 161 #define NODE_DIND_BLOCK         (DEF_ADDRS_PER_INODE + 5)
 162
 163 #define F2FS_INLINE_XATTR       0x01    /* file inline xattr flag */
 164 #define F2FS_INLINE_DATA        0x02    /* file inline data flag */
 165
 166 #define MAX_INLINE_DATA         (sizeof(__le32) * (DEF_ADDRS_PER_INODE - \
 167                                                 F2FS_INLINE_XATTR_ADDRS - 1))
 168
 169 #define INLINE_DATA_OFFSET      (PAGE_CACHE_SIZE - sizeof(struct node_footer) \
 170                         - sizeof(__le32) * (DEF_ADDRS_PER_INODE + 5 - 1))
 171
 172 struct f2fs_inode {
 173         __le16 i_mode;                  /* file mode */
 174         __u8 i_advise;                  /* file hints */
 175         __u8 i_inline;                  /* file inline flags */
 176         __le32 i_uid;                   /* user ID */
 177         __le32 i_gid;                   /* group ID */
 178         __le32 i_links;                 /* links count */
 179         __le64 i_size;                  /* file size in bytes */
 180         __le64 i_blocks;                /* file size in blocks */
 181         __le64 i_atime;                 /* access time */
 182         __le64 i_ctime;                 /* change time */
 183         __le64 i_mtime;                 /* modification time */
 184         __le32 i_atime_nsec;            /* access time in nano scale */
 185         __le32 i_ctime_nsec;            /* change time in nano scale */
 186         __le32 i_mtime_nsec;            /* modification time in nano scale */
 187         __le32 i_generation;            /* file version (for NFS) */
 188         __le32 i_current_depth;         /* only for directory depth */
 189         __le32 i_xattr_nid;             /* nid to save xattr */
 190         __le32 i_flags;                 /* file attributes */
 191         __le32 i_pino;                  /* parent inode number */
 192         __le32 i_namelen;               /* file name length */
 193         __u8 i_name[F2FS_NAME_LEN];     /* file name for SPOR */
 194         __u8 i_dir_level;               /* dentry_level for large dir */
 195
 196         struct f2fs_extent i_ext;       /* caching a largest extent */
 197
 198         __le32 i_addr[DEF_ADDRS_PER_INODE];     /* Pointers to data blocks */
 199
 200         __le32 i_nid[5];                /* direct(2), indirect(2),
 201                                                 double_indirect(1) node id */
 202 } __packed;
 203
 204 struct direct_node {
 205         __le32 addr[ADDRS_PER_BLOCK];   /* array of data block address */
 206 } __packed;
 207
 208 struct indirect_node {
 209         __le32 nid[NIDS_PER_BLOCK];     /* array of data block address */
 210 } __packed;
 211
 212 enum {
 213         COLD_BIT_SHIFT = 0,
 214         FSYNC_BIT_SHIFT,
 215         DENT_BIT_SHIFT,
 216         OFFSET_BIT_SHIFT
 217 };
 218
 219 struct node_footer {
 220         __le32 nid;             /* node id */
 221         __le32 ino;             /* inode nunmber */
 222         __le32 flag;            /* include cold/fsync/dentry marks and offset */
 223         __le64 cp_ver;          /* checkpoint version */
 224         __le32 next_blkaddr;    /* next node page block address */
 225 } __packed;
 226
 227 struct f2fs_node {
 228         /* can be one of three types: inode, direct, and indirect types */
 229         union {
 230                 struct f2fs_inode i;
 231                 struct direct_node dn;
 232                 struct indirect_node in;
 233         };
 234         struct node_footer footer;
 235 } __packed;
 236
 237 /*
 238  * For NAT entries
 239  */
 240 #define NAT_ENTRY_PER_BLOCK (PAGE_CACHE_SIZE / sizeof(struct f2fs_nat_entry))
 241
 242 struct f2fs_nat_entry {
 243         __u8 version;           /* latest version of cached nat entry */
 244         __le32 ino;             /* inode number */
 245         __le32 block_addr;      /* block address */
 246 } __packed;
 247
 248 struct f2fs_nat_block {
 249         struct f2fs_nat_entry entries[NAT_ENTRY_PER_BLOCK];
 250 } __packed;
 251
 252 /*
 253  * For SIT entries
 254  *
 255  * Each segment is 2MB in size by default so that a bitmap for validity of
 256  * there-in blocks should occupy 64 bytes, 512 bits.
 257  * Not allow to change this.
 258  */
 259 #define SIT_VBLOCK_MAP_SIZE 64
 260 #define SIT_ENTRY_PER_BLOCK (PAGE_CACHE_SIZE / sizeof(struct f2fs_sit_entry))
 261
 262 /*
 263  * Note that f2fs_sit_entry->vblocks has the following bit-field information.
 264  * [15:10] : allocation type such as CURSEG_XXXX_TYPE
 265  * [9:0] : valid block count
 266  */
 267 #define SIT_VBLOCKS_SHIFT       10
 268 #define SIT_VBLOCKS_MASK        ((1 << SIT_VBLOCKS_SHIFT) - 1)
 269 #define GET_SIT_VBLOCKS(raw_sit)                                \
 270         (le16_to_cpu((raw_sit)->vblocks) & SIT_VBLOCKS_MASK)
 271 #define GET_SIT_TYPE(raw_sit)                                   \
 272         ((le16_to_cpu((raw_sit)->vblocks) & ~SIT_VBLOCKS_MASK)  \
 273          >> SIT_VBLOCKS_SHIFT)
 274
 275 struct f2fs_sit_entry {
 276         __le16 vblocks;                         /* reference above */
 277         __u8 valid_map[SIT_VBLOCK_MAP_SIZE];    /* bitmap for valid blocks */
 278         __le64 mtime;                           /* segment age for cleaning */
 279 } __packed;
 280
 281 struct f2fs_sit_block {
 282         struct f2fs_sit_entry entries[SIT_ENTRY_PER_BLOCK];
 283 } __packed;
 284
 285 /*
 286  * For segment summary
 287  *
 288  * One summary block contains exactly 512 summary entries, which represents
 289  * exactly 2MB segment by default. Not allow to change the basic units.
 290  *
 291  * NOTE: For initializing fields, you must use set_summary
 292  *
 293  * - If data page, nid represents dnode's nid
 294  * - If node page, nid represents the node page's nid.
 295  *
 296  * The ofs_in_node is used by only data page. It represents offset
 297  * from node's page's beginning to get a data block address.
 298  * ex) data_blkaddr = (block_t)(nodepage_start_address + ofs_in_node)
 299  */
 300 #define ENTRIES_IN_SUM          512
 301 #define SUMMARY_SIZE            (7)     /* sizeof(struct summary) */
 302 #define SUM_FOOTER_SIZE         (5)     /* sizeof(struct summary_footer) */
 303 #define SUM_ENTRY_SIZE          (SUMMARY_SIZE * ENTRIES_IN_SUM)
 304
 305 /* a summary entry for a 4KB-sized block in a segment */
 306 struct f2fs_summary {
 307         __le32 nid;             /* parent node id */
 308         union {
 309                 __u8 reserved[3];
 310                 struct {
 311                         __u8 version;           /* node version number */
 312                         __le16 ofs_in_node;     /* block index in parent node */
 313                 } __packed;
 314         };
 315 } __packed;
 316
 317 /* summary block type, node or data, is stored to the summary_footer */
 318 #define SUM_TYPE_NODE           (1)
 319 #define SUM_TYPE_DATA           (0)
 320
 321 struct summary_footer {
 322         unsigned char entry_type;       /* SUM_TYPE_XXX */
 323         __u32 check_sum;                /* summary checksum */
 324 } __packed;
 325
 326 #define SUM_JOURNAL_SIZE        (F2FS_BLKSIZE - SUM_FOOTER_SIZE -\
 327                                 SUM_ENTRY_SIZE)
 328 #define NAT_JOURNAL_ENTRIES     ((SUM_JOURNAL_SIZE - 2) /\
 329                                 sizeof(struct nat_journal_entry))
 330 #define NAT_JOURNAL_RESERVED    ((SUM_JOURNAL_SIZE - 2) %\
 331                                 sizeof(struct nat_journal_entry))
 332 #define SIT_JOURNAL_ENTRIES     ((SUM_JOURNAL_SIZE - 2) /\
 333                                 sizeof(struct sit_journal_entry))
 334 #define SIT_JOURNAL_RESERVED    ((SUM_JOURNAL_SIZE - 2) %\
 335                                 sizeof(struct sit_journal_entry))
 336 /*
 337  * frequently updated NAT/SIT entries can be stored in the spare area in
 338  * summary blocks
 339  */
 340 enum {
 341         NAT_JOURNAL = 0,
 342         SIT_JOURNAL
 343 };
 344
 345 struct nat_journal_entry {
 346         __le32 nid;
 347         struct f2fs_nat_entry ne;
 348 } __packed;
 349
 350 struct nat_journal {
 351         struct nat_journal_entry entries[NAT_JOURNAL_ENTRIES];
 352         __u8 reserved[NAT_JOURNAL_RESERVED];
 353 } __packed;
 354
 355 struct sit_journal_entry {
 356         __le32 segno;
 357         struct f2fs_sit_entry se;
 358 } __packed;
 359
 360 struct sit_journal {
 361         struct sit_journal_entry entries[SIT_JOURNAL_ENTRIES];
 362         __u8 reserved[SIT_JOURNAL_RESERVED];
 363 } __packed;
 364
 365 /* 4KB-sized summary block structure */
 366 struct f2fs_summary_block {
 367         struct f2fs_summary entries[ENTRIES_IN_SUM];
 368         union {
 369                 __le16 n_nats;
 370                 __le16 n_sits;
 371         };
 372         /* spare area is used by NAT or SIT journals */
 373         union {
 374                 struct nat_journal nat_j;
 375                 struct sit_journal sit_j;
 376         };
 377         struct summary_footer footer;
 378 } __packed;
 379
 380 /*
 381  * For directory operations
 382  */
 383 #define F2FS_DOT_HASH           0
 384 #define F2FS_DDOT_HASH          F2FS_DOT_HASH
 385 #define F2FS_MAX_HASH           (~((0x3ULL) << 62))
 386 #define F2FS_HASH_COL_BIT       ((0x1ULL) << 63)
 387
 388 typedef __le32  f2fs_hash_t;
 389
 390 /* One directory entry slot covers 8bytes-long file name */
 391 #define F2FS_SLOT_LEN           8
 392 #define F2FS_SLOT_LEN_BITS      3
 393
 394 #define GET_DENTRY_SLOTS(x)     ((x + F2FS_SLOT_LEN - 1) >> F2FS_SLOT_LEN_BITS)
 395
 396 /* the number of dentry in a block */
 397 #define NR_DENTRY_IN_BLOCK      214
 398
 399 /* MAX level for dir lookup */
 400 #define MAX_DIR_HASH_DEPTH      63
 401
 402 /* MAX buckets in one level of dir */
 403 #define MAX_DIR_BUCKETS         (1 << ((MAX_DIR_HASH_DEPTH / 2) - 1))
 404
 405 #define SIZE_OF_DIR_ENTRY       11      /* by byte */
 406 #define SIZE_OF_DENTRY_BITMAP   ((NR_DENTRY_IN_BLOCK + BITS_PER_BYTE - 1) / \
 407                                         BITS_PER_BYTE)
 408 #define SIZE_OF_RESERVED        (PAGE_SIZE - ((SIZE_OF_DIR_ENTRY + \
 409                                 F2FS_SLOT_LEN) * \
 410                                 NR_DENTRY_IN_BLOCK + SIZE_OF_DENTRY_BITMAP))
 411
 412 /* One directory entry slot representing F2FS_SLOT_LEN-sized file name */
 413 struct f2fs_dir_entry {
 414         __le32 hash_code;       /* hash code of file name */
 415         __le32 ino;             /* inode number */
 416         __le16 name_len;        /* lengh of file name */
 417         __u8 file_type;         /* file type */
 418 } __packed;
 419
 420 /* 4KB-sized directory entry block */
 421 struct f2fs_dentry_block {
 422         /* validity bitmap for directory entries in each block */
 423         __u8 dentry_bitmap[SIZE_OF_DENTRY_BITMAP];
 424         __u8 reserved[SIZE_OF_RESERVED];
 425         struct f2fs_dir_entry dentry[NR_DENTRY_IN_BLOCK];
 426         __u8 filename[NR_DENTRY_IN_BLOCK][F2FS_SLOT_LEN];
 427 } __packed;
 428
 429 /* file types used in inode_info->flags */
 430 enum {
 431         F2FS_FT_UNKNOWN,
 432         F2FS_FT_REG_FILE,
 433         F2FS_FT_DIR,
 434         F2FS_FT_CHRDEV,
 435         F2FS_FT_BLKDEV,
 436         F2FS_FT_FIFO,
 437         F2FS_FT_SOCK,
 438         F2FS_FT_SYMLINK,
 439         F2FS_FT_MAX
 440 };
 441
 442 #endif  /* _LINUX_F2FS_FS_H */