module/zfs/dnode.c

   1 /*
   2  * CDDL HEADER START
   3  *
   4  * The contents of this file are subject to the terms of the
   5  * Common Development and Distribution License (the "License").
   6  * You may not use this file except in compliance with the License.
   7  *
   8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
   9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
  10  * See the License for the specific language governing permissions
  11  * and limitations under the License.
  12  *
  13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
  14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
  15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
  16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
  17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
  18  *
  19  * CDDL HEADER END
  20  */
  21 /*
  22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  23  * Copyright (c) 2012, 2014 by Delphix. All rights reserved.
  24  */
  25
  26 #include <sys/zfs_context.h>
  27 #include <sys/dbuf.h>
  28 #include <sys/dnode.h>
  29 #include <sys/dmu.h>
  30 #include <sys/dmu_impl.h>
  31 #include <sys/dmu_tx.h>
  32 #include <sys/dmu_objset.h>
  33 #include <sys/dsl_dir.h>
  34 #include <sys/dsl_dataset.h>
  35 #include <sys/spa.h>
  36 #include <sys/zio.h>
  37 #include <sys/dmu_zfetch.h>
  38 #include <sys/range_tree.h>
  39 #include <sys/trace_dnode.h>
  40
  41 static kmem_cache_t *dnode_cache;
  42 /*
  43  * Define DNODE_STATS to turn on statistic gathering. By default, it is only
  44  * turned on when DEBUG is also defined.
  45  */
  46 #ifdef  DEBUG
  47 #define DNODE_STATS
  48 #endif  /* DEBUG */
  49
  50 #ifdef  DNODE_STATS
  51 #define DNODE_STAT_ADD(stat)                    ((stat)++)
  52 #else
  53 #define DNODE_STAT_ADD(stat)                    /* nothing */
  54 #endif  /* DNODE_STATS */
  55
  56 ASSERTV(static dnode_phys_t dnode_phys_zero);
  57
  58 int zfs_default_bs = SPA_MINBLOCKSHIFT;
  59 int zfs_default_ibs = DN_MAX_INDBLKSHIFT;
  60
  61 #ifdef  _KERNEL
  62 static kmem_cbrc_t dnode_move(void *, void *, size_t, void *);
  63 #endif /* _KERNEL */
  64
  65 /* ARGSUSED */
  66 static int
  67 dnode_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
  68 {
  69         dnode_t *dn = arg;
  70         int i;
  71
  72         rw_init(&dn->dn_struct_rwlock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
  73         mutex_init(&dn->dn_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
  74         mutex_init(&dn->dn_dbufs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
  75         cv_init(&dn->dn_notxholds, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
  76
  77         /*
  78          * Every dbuf has a reference, and dropping a tracked reference is
  79          * O(number of references), so don't track dn_holds.
  80          */
  81         refcount_create_untracked(&dn->dn_holds);
  82         refcount_create(&dn->dn_tx_holds);
  83         list_link_init(&dn->dn_link);
  84
  85         bzero(&dn->dn_next_nblkptr[0], sizeof (dn->dn_next_nblkptr));
  86         bzero(&dn->dn_next_nlevels[0], sizeof (dn->dn_next_nlevels));
  87         bzero(&dn->dn_next_indblkshift[0], sizeof (dn->dn_next_indblkshift));
  88         bzero(&dn->dn_next_bonustype[0], sizeof (dn->dn_next_bonustype));
  89         bzero(&dn->dn_rm_spillblk[0], sizeof (dn->dn_rm_spillblk));
  90         bzero(&dn->dn_next_bonuslen[0], sizeof (dn->dn_next_bonuslen));
  91         bzero(&dn->dn_next_blksz[0], sizeof (dn->dn_next_blksz));
  92
  93         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
  94                 list_link_init(&dn->dn_dirty_link[i]);
  95                 dn->dn_free_ranges[i] = NULL;
  96                 list_create(&dn->dn_dirty_records[i],
  97                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
  98                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
  99         }
 100
 101         dn->dn_allocated_txg = 0;
 102         dn->dn_free_txg = 0;
 103         dn->dn_assigned_txg = 0;
 104         dn->dn_dirtyctx = 0;
 105         dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 106         dn->dn_bonus = NULL;
 107         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 108         dn->dn_zio = NULL;
 109         dn->dn_oldused = 0;
 110         dn->dn_oldflags = 0;
 111         dn->dn_olduid = 0;
 112         dn->dn_oldgid = 0;
 113         dn->dn_newuid = 0;
 114         dn->dn_newgid = 0;
 115         dn->dn_id_flags = 0;
 116
 117         dn->dn_dbufs_count = 0;
 118         dn->dn_unlisted_l0_blkid = 0;
 119         list_create(&dn->dn_dbufs, sizeof (dmu_buf_impl_t),
 120             offsetof(dmu_buf_impl_t, db_link));
 121
 122         dn->dn_moved = 0;
 123         return (0);
 124 }
 125
 126 /* ARGSUSED */
 127 static void
 128 dnode_dest(void *arg, void *unused)
 129 {
 130         int i;
 131         dnode_t *dn = arg;
 132
 133         rw_destroy(&dn->dn_struct_rwlock);
 134         mutex_destroy(&dn->dn_mtx);
 135         mutex_destroy(&dn->dn_dbufs_mtx);
 136         cv_destroy(&dn->dn_notxholds);
 137         refcount_destroy(&dn->dn_holds);
 138         refcount_destroy(&dn->dn_tx_holds);
 139         ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_link));
 140
 141         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 142                 ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_dirty_link[i]));
 143                 ASSERT3P(dn->dn_free_ranges[i], ==, NULL);
 144                 list_destroy(&dn->dn_dirty_records[i]);
 145                 ASSERT0(dn->dn_next_nblkptr[i]);
 146                 ASSERT0(dn->dn_next_nlevels[i]);
 147                 ASSERT0(dn->dn_next_indblkshift[i]);
 148                 ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[i]);
 149                 ASSERT0(dn->dn_rm_spillblk[i]);
 150                 ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[i]);
 151                 ASSERT0(dn->dn_next_blksz[i]);
 152         }
 153
 154         ASSERT0(dn->dn_allocated_txg);
 155         ASSERT0(dn->dn_free_txg);
 156         ASSERT0(dn->dn_assigned_txg);
 157         ASSERT0(dn->dn_dirtyctx);
 158         ASSERT3P(dn->dn_dirtyctx_firstset, ==, NULL);
 159         ASSERT3P(dn->dn_bonus, ==, NULL);
 160         ASSERT(!dn->dn_have_spill);
 161         ASSERT3P(dn->dn_zio, ==, NULL);
 162         ASSERT0(dn->dn_oldused);
 163         ASSERT0(dn->dn_oldflags);
 164         ASSERT0(dn->dn_olduid);
 165         ASSERT0(dn->dn_oldgid);
 166         ASSERT0(dn->dn_newuid);
 167         ASSERT0(dn->dn_newgid);
 168         ASSERT0(dn->dn_id_flags);
 169
 170         ASSERT0(dn->dn_dbufs_count);
 171         ASSERT0(dn->dn_unlisted_l0_blkid);
 172         list_destroy(&dn->dn_dbufs);
 173 }
 174
 175 void
 176 dnode_init(void)
 177 {
 178         ASSERT(dnode_cache == NULL);
 179         dnode_cache = kmem_cache_create("dnode_t", sizeof (dnode_t),
 180             0, dnode_cons, dnode_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
 181         kmem_cache_set_move(dnode_cache, dnode_move);
 182 }
 183
 184 void
 185 dnode_fini(void)
 186 {
 187         kmem_cache_destroy(dnode_cache);
 188         dnode_cache = NULL;
 189 }
 190
 191
 192 #ifdef ZFS_DEBUG
 193 void
 194 dnode_verify(dnode_t *dn)
 195 {
 196         int drop_struct_lock = FALSE;
 197
 198         ASSERT(dn->dn_phys);
 199         ASSERT(dn->dn_objset);
 200         ASSERT(dn->dn_handle->dnh_dnode == dn);
 201
 202         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_phys->dn_type));
 203
 204         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_DNODE_VERIFY))
 205                 return;
 206
 207         if (!RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock)) {
 208                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
 209                 drop_struct_lock = TRUE;
 210         }
 211         if (dn->dn_phys->dn_type != DMU_OT_NONE || dn->dn_allocated_txg != 0) {
 212                 int i;
 213                 ASSERT3U(dn->dn_indblkshift, <=, SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 214                 if (dn->dn_datablkshift) {
 215                         ASSERT3U(dn->dn_datablkshift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
 216                         ASSERT3U(dn->dn_datablkshift, <=, SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 217                         ASSERT3U(1<<dn->dn_datablkshift, ==, dn->dn_datablksz);
 218                 }
 219                 ASSERT3U(dn->dn_nlevels, <=, 30);
 220                 ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_type));
 221                 ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, >=, 1);
 222                 ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, <=, DN_MAX_NBLKPTR);
 223                 ASSERT3U(dn->dn_bonuslen, <=, DN_MAX_BONUSLEN);
 224                 ASSERT3U(dn->dn_datablksz, ==,
 225                     dn->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT);
 226                 ASSERT3U(ISP2(dn->dn_datablksz), ==, dn->dn_datablkshift != 0);
 227                 ASSERT3U((dn->dn_nblkptr - 1) * sizeof (blkptr_t) +
 228                     dn->dn_bonuslen, <=, DN_MAX_BONUSLEN);
 229                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 230                         ASSERT3U(dn->dn_next_nlevels[i], <=, dn->dn_nlevels);
 231                 }
 232         }
 233         if (dn->dn_phys->dn_type != DMU_OT_NONE)
 234                 ASSERT3U(dn->dn_phys->dn_nlevels, <=, dn->dn_nlevels);
 235         ASSERT(DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object) || dn->dn_dbuf != NULL);
 236         if (dn->dn_dbuf != NULL) {
 237                 ASSERT3P(dn->dn_phys, ==,
 238                     (dnode_phys_t *)dn->dn_dbuf->db.db_data +
 239                     (dn->dn_object % (dn->dn_dbuf->db.db_size >> DNODE_SHIFT)));
 240         }
 241         if (drop_struct_lock)
 242                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 243 }
 244 #endif
 245
 246 void
 247 dnode_byteswap(dnode_phys_t *dnp)
 248 {
 249         uint64_t *buf64 = (void*)&dnp->dn_blkptr;
 250         int i;
 251
 252         if (dnp->dn_type == DMU_OT_NONE) {
 253                 bzero(dnp, sizeof (dnode_phys_t));
 254                 return;
 255         }
 256
 257         dnp->dn_datablkszsec = BSWAP_16(dnp->dn_datablkszsec);
 258         dnp->dn_bonuslen = BSWAP_16(dnp->dn_bonuslen);
 259         dnp->dn_maxblkid = BSWAP_64(dnp->dn_maxblkid);
 260         dnp->dn_used = BSWAP_64(dnp->dn_used);
 261
 262         /*
 263          * dn_nblkptr is only one byte, so it's OK to read it in either
 264          * byte order.  We can't read dn_bouslen.
 265          */
 266         ASSERT(dnp->dn_indblkshift <= SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 267         ASSERT(dnp->dn_nblkptr <= DN_MAX_NBLKPTR);
 268         for (i = 0; i < dnp->dn_nblkptr * sizeof (blkptr_t)/8; i++)
 269                 buf64[i] = BSWAP_64(buf64[i]);
 270
 271         /*
 272          * OK to check dn_bonuslen for zero, because it won't matter if
 273          * we have the wrong byte order.  This is necessary because the
 274          * dnode dnode is smaller than a regular dnode.
 275          */
 276         if (dnp->dn_bonuslen != 0) {
 277                 /*
 278                  * Note that the bonus length calculated here may be
 279                  * longer than the actual bonus buffer.  This is because
 280                  * we always put the bonus buffer after the last block
 281                  * pointer (instead of packing it against the end of the
 282                  * dnode buffer).
 283                  */
 284                 int off = (dnp->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t);
 285                 size_t len = DN_MAX_BONUSLEN - off;
 286                 dmu_object_byteswap_t byteswap;
 287                 ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dnp->dn_bonustype));
 288                 byteswap = DMU_OT_BYTESWAP(dnp->dn_bonustype);
 289                 dmu_ot_byteswap[byteswap].ob_func(dnp->dn_bonus + off, len);
 290         }
 291
 292         /* Swap SPILL block if we have one */
 293         if (dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR)
 294                 byteswap_uint64_array(&dnp->dn_spill, sizeof (blkptr_t));
 295
 296 }
 297
 298 void
 299 dnode_buf_byteswap(void *vbuf, size_t size)
 300 {
 301         dnode_phys_t *buf = vbuf;
 302         int i;
 303
 304         ASSERT3U(sizeof (dnode_phys_t), ==, (1<<DNODE_SHIFT));
 305         ASSERT((size & (sizeof (dnode_phys_t)-1)) == 0);
 306
 307         size >>= DNODE_SHIFT;
 308         for (i = 0; i < size; i++) {
 309                 dnode_byteswap(buf);
 310                 buf++;
 311         }
 312 }
 313
 314 void
 315 dnode_setbonuslen(dnode_t *dn, int newsize, dmu_tx_t *tx)
 316 {
 317         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 318
 319         dnode_setdirty(dn, tx);
 320         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 321         ASSERT3U(newsize, <=, DN_MAX_BONUSLEN -
 322             (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t));
 323         dn->dn_bonuslen = newsize;
 324         if (newsize == 0)
 325                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = DN_ZERO_BONUSLEN;
 326         else
 327                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonuslen;
 328         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 329 }
 330
 331 void
 332 dnode_setbonus_type(dnode_t *dn, dmu_object_type_t newtype, dmu_tx_t *tx)
 333 {
 334         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 335         dnode_setdirty(dn, tx);
 336         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 337         dn->dn_bonustype = newtype;
 338         dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonustype;
 339         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 340 }
 341
 342 void
 343 dnode_rm_spill(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
 344 {
 345         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 346         ASSERT(RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
 347         dnode_setdirty(dn, tx);
 348         dn->dn_rm_spillblk[tx->tx_txg&TXG_MASK] = DN_KILL_SPILLBLK;
 349         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 350 }
 351
 352 static void
 353 dnode_setdblksz(dnode_t *dn, int size)
 354 {
 355         ASSERT0(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE));
 356         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
 357         ASSERT3U(size, >=, SPA_MINBLOCKSIZE);
 358         ASSERT3U(size >> SPA_MINBLOCKSHIFT, <,
 359             1<<(sizeof (dn->dn_phys->dn_datablkszsec) * 8));
 360         dn->dn_datablksz = size;
 361         dn->dn_datablkszsec = size >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 362         dn->dn_datablkshift = ISP2(size) ? highbit64(size - 1) : 0;
 363 }
 364
 365 static dnode_t *
 366 dnode_create(objset_t *os, dnode_phys_t *dnp, dmu_buf_impl_t *db,
 367     uint64_t object, dnode_handle_t *dnh)
 368 {
 369         dnode_t *dn = kmem_cache_alloc(dnode_cache, KM_PUSHPAGE);
 370
 371         ASSERT(!POINTER_IS_VALID(dn->dn_objset));
 372         dn->dn_moved = 0;
 373
 374         /*
 375          * Defer setting dn_objset until the dnode is ready to be a candidate
 376          * for the dnode_move() callback.
 377          */
 378         dn->dn_object = object;
 379         dn->dn_dbuf = db;
 380         dn->dn_handle = dnh;
 381         dn->dn_phys = dnp;
 382
 383         if (dnp->dn_datablkszsec) {
 384                 dnode_setdblksz(dn, dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT);
 385         } else {
 386                 dn->dn_datablksz = 0;
 387                 dn->dn_datablkszsec = 0;
 388                 dn->dn_datablkshift = 0;
 389         }
 390         dn->dn_indblkshift = dnp->dn_indblkshift;
 391         dn->dn_nlevels = dnp->dn_nlevels;
 392         dn->dn_type = dnp->dn_type;
 393         dn->dn_nblkptr = dnp->dn_nblkptr;
 394         dn->dn_checksum = dnp->dn_checksum;
 395         dn->dn_compress = dnp->dn_compress;
 396         dn->dn_bonustype = dnp->dn_bonustype;
 397         dn->dn_bonuslen = dnp->dn_bonuslen;
 398         dn->dn_maxblkid = dnp->dn_maxblkid;
 399         dn->dn_have_spill = ((dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) != 0);
 400         dn->dn_id_flags = 0;
 401
 402         dmu_zfetch_init(&dn->dn_zfetch, dn);
 403
 404         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_phys->dn_type));
 405
 406         mutex_enter(&os->os_lock);
 407         list_insert_head(&os->os_dnodes, dn);
 408         membar_producer();
 409         /*
 410          * Everything else must be valid before assigning dn_objset makes the
 411          * dnode eligible for dnode_move().
 412          */
 413         dn->dn_objset = os;
 414         mutex_exit(&os->os_lock);
 415
 416         arc_space_consume(sizeof (dnode_t), ARC_SPACE_OTHER);
 417         return (dn);
 418 }
 419
 420 /*
 421  * Caller must be holding the dnode handle, which is released upon return.
 422  */
 423 static void
 424 dnode_destroy(dnode_t *dn)
 425 {
 426         objset_t *os = dn->dn_objset;
 427
 428         ASSERT((dn->dn_id_flags & DN_ID_NEW_EXIST) == 0);
 429
 430         mutex_enter(&os->os_lock);
 431         POINTER_INVALIDATE(&dn->dn_objset);
 432         list_remove(&os->os_dnodes, dn);
 433         mutex_exit(&os->os_lock);
 434
 435         /* the dnode can no longer move, so we can release the handle */
 436         zrl_remove(&dn->dn_handle->dnh_zrlock);
 437
 438         dn->dn_allocated_txg = 0;
 439         dn->dn_free_txg = 0;
 440         dn->dn_assigned_txg = 0;
 441
 442         dn->dn_dirtyctx = 0;
 443         if (dn->dn_dirtyctx_firstset != NULL) {
 444                 kmem_free(dn->dn_dirtyctx_firstset, 1);
 445                 dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 446         }
 447         if (dn->dn_bonus != NULL) {
 448                 mutex_enter(&dn->dn_bonus->db_mtx);
 449                 dbuf_evict(dn->dn_bonus);
 450                 dn->dn_bonus = NULL;
 451         }
 452         dn->dn_zio = NULL;
 453
 454         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 455         dn->dn_oldused = 0;
 456         dn->dn_oldflags = 0;
 457         dn->dn_olduid = 0;
 458         dn->dn_oldgid = 0;
 459         dn->dn_newuid = 0;
 460         dn->dn_newgid = 0;
 461         dn->dn_id_flags = 0;
 462         dn->dn_unlisted_l0_blkid = 0;
 463
 464         dmu_zfetch_rele(&dn->dn_zfetch);
 465         kmem_cache_free(dnode_cache, dn);
 466         arc_space_return(sizeof (dnode_t), ARC_SPACE_OTHER);
 467 }
 468
 469 void
 470 dnode_allocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize, int ibs,
 471     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, dmu_tx_t *tx)
 472 {
 473         int i;
 474
 475         if (blocksize == 0)
 476                 blocksize = 1 << zfs_default_bs;
 477         else if (blocksize > SPA_MAXBLOCKSIZE)
 478                 blocksize = SPA_MAXBLOCKSIZE;
 479         else
 480                 blocksize = P2ROUNDUP(blocksize, SPA_MINBLOCKSIZE);
 481
 482         if (ibs == 0)
 483                 ibs = zfs_default_ibs;
 484
 485         ibs = MIN(MAX(ibs, DN_MIN_INDBLKSHIFT), DN_MAX_INDBLKSHIFT);
 486
 487         dprintf("os=%p obj=%llu txg=%llu blocksize=%d ibs=%d\n", dn->dn_objset,
 488             dn->dn_object, tx->tx_txg, blocksize, ibs);
 489
 490         ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_NONE);
 491         ASSERT(bcmp(dn->dn_phys, &dnode_phys_zero, sizeof (dnode_phys_t)) == 0);
 492         ASSERT(dn->dn_phys->dn_type == DMU_OT_NONE);
 493         ASSERT(ot != DMU_OT_NONE);
 494         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(ot));
 495         ASSERT((bonustype == DMU_OT_NONE && bonuslen == 0) ||
 496             (bonustype == DMU_OT_SA && bonuslen == 0) ||
 497             (bonustype != DMU_OT_NONE && bonuslen != 0));
 498         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(bonustype));
 499         ASSERT3U(bonuslen, <=, DN_MAX_BONUSLEN);
 500         ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_NONE);
 501         ASSERT0(dn->dn_maxblkid);
 502         ASSERT0(dn->dn_allocated_txg);
 503         ASSERT0(dn->dn_assigned_txg);
 504         ASSERT(refcount_is_zero(&dn->dn_tx_holds));
 505         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), <=, 1);
 506         ASSERT3P(list_head(&dn->dn_dbufs), ==, NULL);
 507
 508         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 509                 ASSERT0(dn->dn_next_nblkptr[i]);
 510                 ASSERT0(dn->dn_next_nlevels[i]);
 511                 ASSERT0(dn->dn_next_indblkshift[i]);
 512                 ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[i]);
 513                 ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[i]);
 514                 ASSERT0(dn->dn_rm_spillblk[i]);
 515                 ASSERT0(dn->dn_next_blksz[i]);
 516                 ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_dirty_link[i]));
 517                 ASSERT3P(list_head(&dn->dn_dirty_records[i]), ==, NULL);
 518                 ASSERT3P(dn->dn_free_ranges[i], ==, NULL);
 519         }
 520
 521         dn->dn_type = ot;
 522         dnode_setdblksz(dn, blocksize);
 523         dn->dn_indblkshift = ibs;
 524         dn->dn_nlevels = 1;
 525         if (bonustype == DMU_OT_SA) /* Maximize bonus space for SA */
 526                 dn->dn_nblkptr = 1;
 527         else
 528                 dn->dn_nblkptr = 1 +
 529                     ((DN_MAX_BONUSLEN - bonuslen) >> SPA_BLKPTRSHIFT);
 530         dn->dn_bonustype = bonustype;
 531         dn->dn_bonuslen = bonuslen;
 532         dn->dn_checksum = ZIO_CHECKSUM_INHERIT;
 533         dn->dn_compress = ZIO_COMPRESS_INHERIT;
 534         dn->dn_dirtyctx = 0;
 535
 536         dn->dn_free_txg = 0;
 537         if (dn->dn_dirtyctx_firstset) {
 538                 kmem_free(dn->dn_dirtyctx_firstset, 1);
 539                 dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 540         }
 541
 542         dn->dn_allocated_txg = tx->tx_txg;
 543         dn->dn_id_flags = 0;
 544
 545         dnode_setdirty(dn, tx);
 546         dn->dn_next_indblkshift[tx->tx_txg & TXG_MASK] = ibs;
 547         dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonuslen;
 548         dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonustype;
 549         dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_datablksz;
 550 }
 551
 552 void
 553 dnode_reallocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize,
 554     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, dmu_tx_t *tx)
 555 {
 556         int nblkptr;
 557
 558         ASSERT3U(blocksize, >=, SPA_MINBLOCKSIZE);
 559         ASSERT3U(blocksize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
 560         ASSERT0(blocksize % SPA_MINBLOCKSIZE);
 561         ASSERT(dn->dn_object != DMU_META_DNODE_OBJECT || dmu_tx_private_ok(tx));
 562         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
 563         ASSERT((bonustype == DMU_OT_NONE && bonuslen == 0) ||
 564             (bonustype != DMU_OT_NONE && bonuslen != 0) ||
 565             (bonustype == DMU_OT_SA && bonuslen == 0));
 566         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(bonustype));
 567         ASSERT3U(bonuslen, <=, DN_MAX_BONUSLEN);
 568
 569         /* clean up any unreferenced dbufs */
 570         dnode_evict_dbufs(dn);
 571
 572         dn->dn_id_flags = 0;
 573
 574         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 575         dnode_setdirty(dn, tx);
 576         if (dn->dn_datablksz != blocksize) {
 577                 /* change blocksize */
 578                 ASSERT(dn->dn_maxblkid == 0 &&
 579                     (BP_IS_HOLE(&dn->dn_phys->dn_blkptr[0]) ||
 580                     dnode_block_freed(dn, 0)));
 581                 dnode_setdblksz(dn, blocksize);
 582                 dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg&TXG_MASK] = blocksize;
 583         }
 584         if (dn->dn_bonuslen != bonuslen)
 585                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg&TXG_MASK] = bonuslen;
 586
 587         if (bonustype == DMU_OT_SA) /* Maximize bonus space for SA */
 588                 nblkptr = 1;
 589         else
 590                 nblkptr = 1 + ((DN_MAX_BONUSLEN - bonuslen) >> SPA_BLKPTRSHIFT);
 591         if (dn->dn_bonustype != bonustype)
 592                 dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg&TXG_MASK] = bonustype;
 593         if (dn->dn_nblkptr != nblkptr)
 594                 dn->dn_next_nblkptr[tx->tx_txg&TXG_MASK] = nblkptr;
 595         if (dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) {
 596                 dbuf_rm_spill(dn, tx);
 597                 dnode_rm_spill(dn, tx);
 598         }
 599         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 600
 601         /* change type */
 602         dn->dn_type = ot;
 603
 604         /* change bonus size and type */
 605         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
 606         dn->dn_bonustype = bonustype;
 607         dn->dn_bonuslen = bonuslen;
 608         dn->dn_nblkptr = nblkptr;
 609         dn->dn_checksum = ZIO_CHECKSUM_INHERIT;
 610         dn->dn_compress = ZIO_COMPRESS_INHERIT;
 611         ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, <=, DN_MAX_NBLKPTR);
 612
 613         /* fix up the bonus db_size */
 614         if (dn->dn_bonus) {
 615                 dn->dn_bonus->db.db_size =
 616                     DN_MAX_BONUSLEN - (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t);
 617                 ASSERT(dn->dn_bonuslen <= dn->dn_bonus->db.db_size);
 618         }
 619
 620         dn->dn_allocated_txg = tx->tx_txg;
 621         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
 622 }
 623
 624 #ifdef  _KERNEL
 625 #ifdef  DNODE_STATS
 626 static struct {
 627         uint64_t dms_dnode_invalid;
 628         uint64_t dms_dnode_recheck1;
 629         uint64_t dms_dnode_recheck2;
 630         uint64_t dms_dnode_special;
 631         uint64_t dms_dnode_handle;
 632         uint64_t dms_dnode_rwlock;
 633         uint64_t dms_dnode_active;
 634 } dnode_move_stats;
 635 #endif  /* DNODE_STATS */
 636
 637 static void
 638 dnode_move_impl(dnode_t *odn, dnode_t *ndn)
 639 {
 640         int i;
 641
 642         ASSERT(!RW_LOCK_HELD(&odn->dn_struct_rwlock));
 643         ASSERT(MUTEX_NOT_HELD(&odn->dn_mtx));
 644         ASSERT(MUTEX_NOT_HELD(&odn->dn_dbufs_mtx));
 645         ASSERT(!RW_LOCK_HELD(&odn->dn_zfetch.zf_rwlock));
 646
 647         /* Copy fields. */
 648         ndn->dn_objset = odn->dn_objset;
 649         ndn->dn_object = odn->dn_object;
 650         ndn->dn_dbuf = odn->dn_dbuf;
 651         ndn->dn_handle = odn->dn_handle;
 652         ndn->dn_phys = odn->dn_phys;
 653         ndn->dn_type = odn->dn_type;
 654         ndn->dn_bonuslen = odn->dn_bonuslen;
 655         ndn->dn_bonustype = odn->dn_bonustype;
 656         ndn->dn_nblkptr = odn->dn_nblkptr;
 657         ndn->dn_checksum = odn->dn_checksum;
 658         ndn->dn_compress = odn->dn_compress;
 659         ndn->dn_nlevels = odn->dn_nlevels;
 660         ndn->dn_indblkshift = odn->dn_indblkshift;
 661         ndn->dn_datablkshift = odn->dn_datablkshift;
 662         ndn->dn_datablkszsec = odn->dn_datablkszsec;
 663         ndn->dn_datablksz = odn->dn_datablksz;
 664         ndn->dn_maxblkid = odn->dn_maxblkid;
 665         bcopy(&odn->dn_next_nblkptr[0], &ndn->dn_next_nblkptr[0],
 666             sizeof (odn->dn_next_nblkptr));
 667         bcopy(&odn->dn_next_nlevels[0], &ndn->dn_next_nlevels[0],
 668             sizeof (odn->dn_next_nlevels));
 669         bcopy(&odn->dn_next_indblkshift[0], &ndn->dn_next_indblkshift[0],
 670             sizeof (odn->dn_next_indblkshift));
 671         bcopy(&odn->dn_next_bonustype[0], &ndn->dn_next_bonustype[0],
 672             sizeof (odn->dn_next_bonustype));
 673         bcopy(&odn->dn_rm_spillblk[0], &ndn->dn_rm_spillblk[0],
 674             sizeof (odn->dn_rm_spillblk));
 675         bcopy(&odn->dn_next_bonuslen[0], &ndn->dn_next_bonuslen[0],
 676             sizeof (odn->dn_next_bonuslen));
 677         bcopy(&odn->dn_next_blksz[0], &ndn->dn_next_blksz[0],
 678             sizeof (odn->dn_next_blksz));
 679         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 680                 list_move_tail(&ndn->dn_dirty_records[i],
 681                     &odn->dn_dirty_records[i]);
 682         }
 683         bcopy(&odn->dn_free_ranges[0], &ndn->dn_free_ranges[0],
 684             sizeof (odn->dn_free_ranges));
 685         ndn->dn_allocated_txg = odn->dn_allocated_txg;
 686         ndn->dn_free_txg = odn->dn_free_txg;
 687         ndn->dn_assigned_txg = odn->dn_assigned_txg;
 688         ndn->dn_dirtyctx = odn->dn_dirtyctx;
 689         ndn->dn_dirtyctx_firstset = odn->dn_dirtyctx_firstset;
 690         ASSERT(refcount_count(&odn->dn_tx_holds) == 0);
 691         refcount_transfer(&ndn->dn_holds, &odn->dn_holds);
 692         ASSERT(list_is_empty(&ndn->dn_dbufs));
 693         list_move_tail(&ndn->dn_dbufs, &odn->dn_dbufs);
 694         ndn->dn_dbufs_count = odn->dn_dbufs_count;
 695         ndn->dn_unlisted_l0_blkid = odn->dn_unlisted_l0_blkid;
 696         ndn->dn_bonus = odn->dn_bonus;
 697         ndn->dn_have_spill = odn->dn_have_spill;
 698         ndn->dn_zio = odn->dn_zio;
 699         ndn->dn_oldused = odn->dn_oldused;
 700         ndn->dn_oldflags = odn->dn_oldflags;
 701         ndn->dn_olduid = odn->dn_olduid;
 702         ndn->dn_oldgid = odn->dn_oldgid;
 703         ndn->dn_newuid = odn->dn_newuid;
 704         ndn->dn_newgid = odn->dn_newgid;
 705         ndn->dn_id_flags = odn->dn_id_flags;
 706         dmu_zfetch_init(&ndn->dn_zfetch, NULL);
 707         list_move_tail(&ndn->dn_zfetch.zf_stream, &odn->dn_zfetch.zf_stream);
 708         ndn->dn_zfetch.zf_dnode = odn->dn_zfetch.zf_dnode;
 709         ndn->dn_zfetch.zf_stream_cnt = odn->dn_zfetch.zf_stream_cnt;
 710         ndn->dn_zfetch.zf_alloc_fail = odn->dn_zfetch.zf_alloc_fail;
 711
 712         /*
 713          * Update back pointers. Updating the handle fixes the back pointer of
 714          * every descendant dbuf as well as the bonus dbuf.
 715          */
 716         ASSERT(ndn->dn_handle->dnh_dnode == odn);
 717         ndn->dn_handle->dnh_dnode = ndn;
 718         if (ndn->dn_zfetch.zf_dnode == odn) {
 719                 ndn->dn_zfetch.zf_dnode = ndn;
 720         }
 721
 722         /*
 723          * Invalidate the original dnode by clearing all of its back pointers.
 724          */
 725         odn->dn_dbuf = NULL;
 726         odn->dn_handle = NULL;
 727         list_create(&odn->dn_dbufs, sizeof (dmu_buf_impl_t),
 728             offsetof(dmu_buf_impl_t, db_link));
 729         odn->dn_dbufs_count = 0;
 730         odn->dn_unlisted_l0_blkid = 0;
 731         odn->dn_bonus = NULL;
 732         odn->dn_zfetch.zf_dnode = NULL;
 733
 734         /*
 735          * Set the low bit of the objset pointer to ensure that dnode_move()
 736          * recognizes the dnode as invalid in any subsequent callback.
 737          */
 738         POINTER_INVALIDATE(&odn->dn_objset);
 739
 740         /*
 741          * Satisfy the destructor.
 742          */
 743         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 744                 list_create(&odn->dn_dirty_records[i],
 745                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
 746                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
 747                 odn->dn_free_ranges[i] = NULL;
 748                 odn->dn_next_nlevels[i] = 0;
 749                 odn->dn_next_indblkshift[i] = 0;
 750                 odn->dn_next_bonustype[i] = 0;
 751                 odn->dn_rm_spillblk[i] = 0;
 752                 odn->dn_next_bonuslen[i] = 0;
 753                 odn->dn_next_blksz[i] = 0;
 754         }
 755         odn->dn_allocated_txg = 0;
 756         odn->dn_free_txg = 0;
 757         odn->dn_assigned_txg = 0;
 758         odn->dn_dirtyctx = 0;
 759         odn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 760         odn->dn_have_spill = B_FALSE;
 761         odn->dn_zio = NULL;
 762         odn->dn_oldused = 0;
 763         odn->dn_oldflags = 0;
 764         odn->dn_olduid = 0;
 765         odn->dn_oldgid = 0;
 766         odn->dn_newuid = 0;
 767         odn->dn_newgid = 0;
 768         odn->dn_id_flags = 0;
 769
 770         /*
 771          * Mark the dnode.
 772          */
 773         ndn->dn_moved = 1;
 774         odn->dn_moved = (uint8_t)-1;
 775 }
 776
 777 /*ARGSUSED*/
 778 static kmem_cbrc_t
 779 dnode_move(void *buf, void *newbuf, size_t size, void *arg)
 780 {
 781         dnode_t *odn = buf, *ndn = newbuf;
 782         objset_t *os;
 783         int64_t refcount;
 784         uint32_t dbufs;
 785
 786         /*
 787          * The dnode is on the objset's list of known dnodes if the objset
 788          * pointer is valid. We set the low bit of the objset pointer when
 789          * freeing the dnode to invalidate it, and the memory patterns written
 790          * by kmem (baddcafe and deadbeef) set at least one of the two low bits.
 791          * A newly created dnode sets the objset pointer last of all to indicate
 792          * that the dnode is known and in a valid state to be moved by this
 793          * function.
 794          */
 795         os = odn->dn_objset;
 796         if (!POINTER_IS_VALID(os)) {
 797                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_invalid);
 798                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 799         }
 800
 801         /*
 802          * Ensure that the objset does not go away during the move.
 803          */
 804         rw_enter(&os_lock, RW_WRITER);
 805         if (os != odn->dn_objset) {
 806                 rw_exit(&os_lock);
 807                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_recheck1);
 808                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 809         }
 810
 811         /*
 812          * If the dnode is still valid, then so is the objset. We know that no
 813          * valid objset can be freed while we hold os_lock, so we can safely
 814          * ensure that the objset remains in use.
 815          */
 816         mutex_enter(&os->os_lock);
 817
 818         /*
 819          * Recheck the objset pointer in case the dnode was removed just before
 820          * acquiring the lock.
 821          */
 822         if (os != odn->dn_objset) {
 823                 mutex_exit(&os->os_lock);
 824                 rw_exit(&os_lock);
 825                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_recheck2);
 826                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 827         }
 828
 829         /*
 830          * At this point we know that as long as we hold os->os_lock, the dnode
 831          * cannot be freed and fields within the dnode can be safely accessed.
 832          * The objset listing this dnode cannot go away as long as this dnode is
 833          * on its list.
 834          */
 835         rw_exit(&os_lock);
 836         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(odn->dn_object)) {
 837                 mutex_exit(&os->os_lock);
 838                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_special);
 839                 return (KMEM_CBRC_NO);
 840         }
 841         ASSERT(odn->dn_dbuf != NULL); /* only "special" dnodes have no parent */
 842
 843         /*
 844          * Lock the dnode handle to prevent the dnode from obtaining any new
 845          * holds. This also prevents the descendant dbufs and the bonus dbuf
 846          * from accessing the dnode, so that we can discount their holds. The
 847          * handle is safe to access because we know that while the dnode cannot
 848          * go away, neither can its handle. Once we hold dnh_zrlock, we can
 849          * safely move any dnode referenced only by dbufs.
 850          */
 851         if (!zrl_tryenter(&odn->dn_handle->dnh_zrlock)) {
 852                 mutex_exit(&os->os_lock);
 853                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_handle);
 854                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 855         }
 856
 857         /*
 858          * Ensure a consistent view of the dnode's holds and the dnode's dbufs.
 859          * We need to guarantee that there is a hold for every dbuf in order to
 860          * determine whether the dnode is actively referenced. Falsely matching
 861          * a dbuf to an active hold would lead to an unsafe move. It's possible
 862          * that a thread already having an active dnode hold is about to add a
 863          * dbuf, and we can't compare hold and dbuf counts while the add is in
 864          * progress.
 865          */
 866         if (!rw_tryenter(&odn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER)) {
 867                 zrl_exit(&odn->dn_handle->dnh_zrlock);
 868                 mutex_exit(&os->os_lock);
 869                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_rwlock);
 870                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 871         }
 872
 873         /*
 874          * A dbuf may be removed (evicted) without an active dnode hold. In that
 875          * case, the dbuf count is decremented under the handle lock before the
 876          * dbuf's hold is released. This order ensures that if we count the hold
 877          * after the dbuf is removed but before its hold is released, we will
 878          * treat the unmatched hold as active and exit safely. If we count the
 879          * hold before the dbuf is removed, the hold is discounted, and the
 880          * removal is blocked until the move completes.
 881          */
 882         refcount = refcount_count(&odn->dn_holds);
 883         ASSERT(refcount >= 0);
 884         dbufs = odn->dn_dbufs_count;
 885
 886         /* We can't have more dbufs than dnode holds. */
 887         ASSERT3U(dbufs, <=, refcount);
 888         DTRACE_PROBE3(dnode__move, dnode_t *, odn, int64_t, refcount,
 889             uint32_t, dbufs);
 890
 891         if (refcount > dbufs) {
 892                 rw_exit(&odn->dn_struct_rwlock);
 893                 zrl_exit(&odn->dn_handle->dnh_zrlock);
 894                 mutex_exit(&os->os_lock);
 895                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_active);
 896                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 897         }
 898
 899         rw_exit(&odn->dn_struct_rwlock);
 900
 901         /*
 902          * At this point we know that anyone with a hold on the dnode is not
 903          * actively referencing it. The dnode is known and in a valid state to
 904          * move. We're holding the locks needed to execute the critical section.
 905          */
 906         dnode_move_impl(odn, ndn);
 907
 908         list_link_replace(&odn->dn_link, &ndn->dn_link);
 909         /* If the dnode was safe to move, the refcount cannot have changed. */
 910         ASSERT(refcount == refcount_count(&ndn->dn_holds));
 911         ASSERT(dbufs == ndn->dn_dbufs_count);
 912         zrl_exit(&ndn->dn_handle->dnh_zrlock); /* handle has moved */
 913         mutex_exit(&os->os_lock);
 914
 915         return (KMEM_CBRC_YES);
 916 }
 917 #endif  /* _KERNEL */
 918
 919 void
 920 dnode_special_close(dnode_handle_t *dnh)
 921 {
 922         dnode_t *dn = dnh->dnh_dnode;
 923
 924         /*
 925          * Wait for final references to the dnode to clear.  This can
 926          * only happen if the arc is asyncronously evicting state that
 927          * has a hold on this dnode while we are trying to evict this
 928          * dnode.
 929          */
 930         while (refcount_count(&dn->dn_holds) > 0)
 931                 delay(1);
 932         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
 933         dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() */
 934         zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
 935         dnh->dnh_dnode = NULL;
 936 }
 937
 938 dnode_t *
 939 dnode_special_open(objset_t *os, dnode_phys_t *dnp, uint64_t object,
 940     dnode_handle_t *dnh)
 941 {
 942         dnode_t *dn = dnode_create(os, dnp, NULL, object, dnh);
 943         dnh->dnh_dnode = dn;
 944         zrl_init(&dnh->dnh_zrlock);
 945         DNODE_VERIFY(dn);
 946         return (dn);
 947 }
 948
 949 static void
 950 dnode_buf_pageout(dmu_buf_t *db, void *arg)
 951 {
 952         dnode_children_t *children_dnodes = arg;
 953         int i;
 954         int epb = db->db_size >> DNODE_SHIFT;
 955
 956         ASSERT(epb == children_dnodes->dnc_count);
 957
 958         for (i = 0; i < epb; i++) {
 959                 dnode_handle_t *dnh = &children_dnodes->dnc_children[i];
 960                 dnode_t *dn;
 961
 962                 /*
 963                  * The dnode handle lock guards against the dnode moving to
 964                  * another valid address, so there is no need here to guard
 965                  * against changes to or from NULL.
 966                  */
 967                 if (dnh->dnh_dnode == NULL) {
 968                         zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
 969                         continue;
 970                 }
 971
 972                 zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
 973                 dn = dnh->dnh_dnode;
 974                 /*
 975                  * If there are holds on this dnode, then there should
 976                  * be holds on the dnode's containing dbuf as well; thus
 977                  * it wouldn't be eligible for eviction and this function
 978                  * would not have been called.
 979                  */
 980                 ASSERT(refcount_is_zero(&dn->dn_holds));
 981                 ASSERT(refcount_is_zero(&dn->dn_tx_holds));
 982
 983                 dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() */
 984                 zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
 985                 dnh->dnh_dnode = NULL;
 986         }
 987         kmem_free(children_dnodes, sizeof (dnode_children_t) +
 988             (epb - 1) * sizeof (dnode_handle_t));
 989 }
 990
 991 /*
 992  * errors:
 993  * EINVAL - invalid object number.
 994  * EIO - i/o error.
 995  * succeeds even for free dnodes.
 996  */
 997 int
 998 dnode_hold_impl(objset_t *os, uint64_t object, int flag,
 999     void *tag, dnode_t **dnp)
1000 {
1001         int epb, idx, err;
1002         int drop_struct_lock = FALSE;
1003         int type;
1004         uint64_t blk;
1005         dnode_t *mdn, *dn;
1006         dmu_buf_impl_t *db;
1007         dnode_children_t *children_dnodes;
1008         dnode_handle_t *dnh;
1009
1010         /*
1011          * If you are holding the spa config lock as writer, you shouldn't
1012          * be asking the DMU to do *anything* unless it's the root pool
1013          * which may require us to read from the root filesystem while
1014          * holding some (not all) of the locks as writer.
1015          */
1016         ASSERT(spa_config_held(os->os_spa, SCL_ALL, RW_WRITER) == 0 ||
1017             (spa_is_root(os->os_spa) &&
1018             spa_config_held(os->os_spa, SCL_STATE, RW_WRITER)));
1019
1020         if (object == DMU_USERUSED_OBJECT || object == DMU_GROUPUSED_OBJECT) {
1021                 dn = (object == DMU_USERUSED_OBJECT) ?
1022                     DMU_USERUSED_DNODE(os) : DMU_GROUPUSED_DNODE(os);
1023                 if (dn == NULL)
1024                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1025                 type = dn->dn_type;
1026                 if ((flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) && type == DMU_OT_NONE)
1027                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1028                 if ((flag & DNODE_MUST_BE_FREE) && type != DMU_OT_NONE)
1029                         return (SET_ERROR(EEXIST));
1030                 DNODE_VERIFY(dn);
1031                 (void) refcount_add(&dn->dn_holds, tag);
1032                 *dnp = dn;
1033                 return (0);
1034         }
1035
1036         if (object == 0 || object >= DN_MAX_OBJECT)
1037                 return (SET_ERROR(EINVAL));
1038
1039         mdn = DMU_META_DNODE(os);
1040         ASSERT(mdn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT);
1041
1042         DNODE_VERIFY(mdn);
1043
1044         if (!RW_WRITE_HELD(&mdn->dn_struct_rwlock)) {
1045                 rw_enter(&mdn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
1046                 drop_struct_lock = TRUE;
1047         }
1048
1049         blk = dbuf_whichblock(mdn, object * sizeof (dnode_phys_t));
1050
1051         db = dbuf_hold(mdn, blk, FTAG);
1052         if (drop_struct_lock)
1053                 rw_exit(&mdn->dn_struct_rwlock);
1054         if (db == NULL)
1055                 return (SET_ERROR(EIO));
1056         err = dbuf_read(db, NULL, DB_RF_CANFAIL);
1057         if (err) {
1058                 dbuf_rele(db, FTAG);
1059                 return (err);
1060         }
1061
1062         ASSERT3U(db->db.db_size, >=, 1<<DNODE_SHIFT);
1063         epb = db->db.db_size >> DNODE_SHIFT;
1064
1065         idx = object & (epb-1);
1066
1067         ASSERT(DB_DNODE(db)->dn_type == DMU_OT_DNODE);
1068         children_dnodes = dmu_buf_get_user(&db->db);
1069         if (children_dnodes == NULL) {
1070                 int i;
1071                 dnode_children_t *winner;
1072                 children_dnodes = kmem_alloc(sizeof (dnode_children_t) +
1073                     (epb - 1) * sizeof (dnode_handle_t),
1074                     KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG);
1075                 children_dnodes->dnc_count = epb;
1076                 dnh = &children_dnodes->dnc_children[0];
1077                 for (i = 0; i < epb; i++) {
1078                         zrl_init(&dnh[i].dnh_zrlock);
1079                         dnh[i].dnh_dnode = NULL;
1080                 }
1081                 if ((winner = dmu_buf_set_user(&db->db, children_dnodes, NULL,
1082                     dnode_buf_pageout))) {
1083                         kmem_free(children_dnodes, sizeof (dnode_children_t) +
1084                             (epb - 1) * sizeof (dnode_handle_t));
1085                         children_dnodes = winner;
1086                 }
1087         }
1088         ASSERT(children_dnodes->dnc_count == epb);
1089
1090         dnh = &children_dnodes->dnc_children[idx];
1091         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1092         if ((dn = dnh->dnh_dnode) == NULL) {
1093                 dnode_phys_t *phys = (dnode_phys_t *)db->db.db_data+idx;
1094                 dnode_t *winner;
1095
1096                 dn = dnode_create(os, phys, db, object, dnh);
1097                 winner = atomic_cas_ptr(&dnh->dnh_dnode, NULL, dn);
1098                 if (winner != NULL) {
1099                         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1100                         dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() */
1101                         dn = winner;
1102                 }
1103         }
1104
1105         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1106         type = dn->dn_type;
1107         if (dn->dn_free_txg ||
1108             ((flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) && type == DMU_OT_NONE) ||
1109             ((flag & DNODE_MUST_BE_FREE) &&
1110             (type != DMU_OT_NONE || !refcount_is_zero(&dn->dn_holds)))) {
1111                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1112                 zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1113                 dbuf_rele(db, FTAG);
1114                 return (type == DMU_OT_NONE ? ENOENT : EEXIST);
1115         }
1116         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1117
1118         if (refcount_add(&dn->dn_holds, tag) == 1)
1119                 dbuf_add_ref(db, dnh);
1120         /* Now we can rely on the hold to prevent the dnode from moving. */
1121         zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1122
1123         DNODE_VERIFY(dn);
1124         ASSERT3P(dn->dn_dbuf, ==, db);
1125         ASSERT3U(dn->dn_object, ==, object);
1126         dbuf_rele(db, FTAG);
1127
1128         *dnp = dn;
1129         return (0);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Return held dnode if the object is allocated, NULL if not.
1134  */
1135 int
1136 dnode_hold(objset_t *os, uint64_t object, void *tag, dnode_t **dnp)
1137 {
1138         return (dnode_hold_impl(os, object, DNODE_MUST_BE_ALLOCATED, tag, dnp));
1139 }
1140
1141 /*
1142  * Can only add a reference if there is already at least one
1143  * reference on the dnode.  Returns FALSE if unable to add a
1144  * new reference.
1145  */
1146 boolean_t
1147 dnode_add_ref(dnode_t *dn, void *tag)
1148 {
1149         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1150         if (refcount_is_zero(&dn->dn_holds)) {
1151                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1152                 return (FALSE);
1153         }
1154         VERIFY(1 < refcount_add(&dn->dn_holds, tag));
1155         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1156         return (TRUE);
1157 }
1158
1159 void
1160 dnode_rele(dnode_t *dn, void *tag)
1161 {
1162         uint64_t refs;
1163         /* Get while the hold prevents the dnode from moving. */
1164         dmu_buf_impl_t *db = dn->dn_dbuf;
1165         dnode_handle_t *dnh = dn->dn_handle;
1166
1167         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1168         refs = refcount_remove(&dn->dn_holds, tag);
1169         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1170
1171         /*
1172          * It's unsafe to release the last hold on a dnode by dnode_rele() or
1173          * indirectly by dbuf_rele() while relying on the dnode handle to
1174          * prevent the dnode from moving, since releasing the last hold could
1175          * result in the dnode's parent dbuf evicting its dnode handles. For
1176          * that reason anyone calling dnode_rele() or dbuf_rele() without some
1177          * other direct or indirect hold on the dnode must first drop the dnode
1178          * handle.
1179          */
1180         ASSERT(refs > 0 || dnh->dnh_zrlock.zr_owner != curthread);
1181
1182         /* NOTE: the DNODE_DNODE does not have a dn_dbuf */
1183         if (refs == 0 && db != NULL) {
1184                 /*
1185                  * Another thread could add a hold to the dnode handle in
1186                  * dnode_hold_impl() while holding the parent dbuf. Since the
1187                  * hold on the parent dbuf prevents the handle from being
1188                  * destroyed, the hold on the handle is OK. We can't yet assert
1189                  * that the handle has zero references, but that will be
1190                  * asserted anyway when the handle gets destroyed.
1191                  */
1192                 dbuf_rele(db, dnh);
1193         }
1194 }
1195
1196 void
1197 dnode_setdirty(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
1198 {
1199         objset_t *os = dn->dn_objset;
1200         uint64_t txg = tx->tx_txg;
1201
1202         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object)) {
1203                 dsl_dataset_dirty(os->os_dsl_dataset, tx);
1204                 return;
1205         }
1206
1207         DNODE_VERIFY(dn);
1208
1209 #ifdef ZFS_DEBUG
1210         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1211         ASSERT(dn->dn_phys->dn_type || dn->dn_allocated_txg);
1212         ASSERT(dn->dn_free_txg == 0 || dn->dn_free_txg >= txg);
1213         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1214 #endif
1215
1216         /*
1217          * Determine old uid/gid when necessary
1218          */
1219         dmu_objset_userquota_get_ids(dn, B_TRUE, tx);
1220
1221         mutex_enter(&os->os_lock);
1222
1223         /*
1224          * If we are already marked dirty, we're done.
1225          */
1226         if (list_link_active(&dn->dn_dirty_link[txg & TXG_MASK])) {
1227                 mutex_exit(&os->os_lock);
1228                 return;
1229         }
1230
1231         ASSERT(!refcount_is_zero(&dn->dn_holds) || list_head(&dn->dn_dbufs));
1232         ASSERT(dn->dn_datablksz != 0);
1233         ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[txg&TXG_MASK]);
1234         ASSERT0(dn->dn_next_blksz[txg&TXG_MASK]);
1235         ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[txg&TXG_MASK]);
1236
1237         dprintf_ds(os->os_dsl_dataset, "obj=%llu txg=%llu\n",
1238             dn->dn_object, txg);
1239
1240         if (dn->dn_free_txg > 0 && dn->dn_free_txg <= txg) {
1241                 list_insert_tail(&os->os_free_dnodes[txg&TXG_MASK], dn);
1242         } else {
1243                 list_insert_tail(&os->os_dirty_dnodes[txg&TXG_MASK], dn);
1244         }
1245
1246         mutex_exit(&os->os_lock);
1247
1248         /*
1249          * The dnode maintains a hold on its containing dbuf as
1250          * long as there are holds on it.  Each instantiated child
1251          * dbuf maintains a hold on the dnode.  When the last child
1252          * drops its hold, the dnode will drop its hold on the
1253          * containing dbuf. We add a "dirty hold" here so that the
1254          * dnode will hang around after we finish processing its
1255          * children.
1256          */
1257         VERIFY(dnode_add_ref(dn, (void *)(uintptr_t)tx->tx_txg));
1258
1259         (void) dbuf_dirty(dn->dn_dbuf, tx);
1260
1261         dsl_dataset_dirty(os->os_dsl_dataset, tx);
1262 }
1263
1264 void
1265 dnode_free(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
1266 {
1267         int txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1268
1269         dprintf("dn=%p txg=%llu\n", dn, tx->tx_txg);
1270
1271         /* we should be the only holder... hopefully */
1272         /* ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), ==, 1); */
1273
1274         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1275         if (dn->dn_type == DMU_OT_NONE || dn->dn_free_txg) {
1276                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1277                 return;
1278         }
1279         dn->dn_free_txg = tx->tx_txg;
1280         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1281
1282         /*
1283          * If the dnode is already dirty, it needs to be moved from
1284          * the dirty list to the free list.
1285          */
1286         mutex_enter(&dn->dn_objset->os_lock);
1287         if (list_link_active(&dn->dn_dirty_link[txgoff])) {
1288                 list_remove(&dn->dn_objset->os_dirty_dnodes[txgoff], dn);
1289                 list_insert_tail(&dn->dn_objset->os_free_dnodes[txgoff], dn);
1290                 mutex_exit(&dn->dn_objset->os_lock);
1291         } else {
1292                 mutex_exit(&dn->dn_objset->os_lock);
1293                 dnode_setdirty(dn, tx);
1294         }
1295 }
1296
1297 /*
1298  * Try to change the block size for the indicated dnode.  This can only
1299  * succeed if there are no blocks allocated or dirty beyond first block
1300  */
1301 int
1302 dnode_set_blksz(dnode_t *dn, uint64_t size, int ibs, dmu_tx_t *tx)
1303 {
1304         dmu_buf_impl_t *db, *db_next;
1305         int err;
1306
1307         if (size == 0)
1308                 size = SPA_MINBLOCKSIZE;
1309         if (size > SPA_MAXBLOCKSIZE)
1310                 size = SPA_MAXBLOCKSIZE;
1311         else
1312                 size = P2ROUNDUP(size, SPA_MINBLOCKSIZE);
1313
1314         if (ibs == dn->dn_indblkshift)
1315                 ibs = 0;
1316
1317         if (size >> SPA_MINBLOCKSHIFT == dn->dn_datablkszsec && ibs == 0)
1318                 return (0);
1319
1320         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1321
1322         /* Check for any allocated blocks beyond the first */
1323         if (dn->dn_maxblkid != 0)
1324                 goto fail;
1325
1326         mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
1327         for (db = list_head(&dn->dn_dbufs); db; db = db_next) {
1328                 db_next = list_next(&dn->dn_dbufs, db);
1329
1330                 if (db->db_blkid != 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1331                     db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
1332                         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1333                         goto fail;
1334                 }
1335         }
1336         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1337
1338         if (ibs && dn->dn_nlevels != 1)
1339                 goto fail;
1340
1341         /* resize the old block */
1342         err = dbuf_hold_impl(dn, 0, 0, TRUE, FTAG, &db);
1343         if (err == 0)
1344                 dbuf_new_size(db, size, tx);
1345         else if (err != ENOENT)
1346                 goto fail;
1347
1348         dnode_setdblksz(dn, size);
1349         dnode_setdirty(dn, tx);
1350         dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg&TXG_MASK] = size;
1351         if (ibs) {
1352                 dn->dn_indblkshift = ibs;
1353                 dn->dn_next_indblkshift[tx->tx_txg&TXG_MASK] = ibs;
1354         }
1355         /* rele after we have fixed the blocksize in the dnode */
1356         if (db)
1357                 dbuf_rele(db, FTAG);
1358
1359         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1360         return (0);
1361
1362 fail:
1363         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1364         return (SET_ERROR(ENOTSUP));
1365 }
1366
1367 /* read-holding callers must not rely on the lock being continuously held */
1368 void
1369 dnode_new_blkid(dnode_t *dn, uint64_t blkid, dmu_tx_t *tx, boolean_t have_read)
1370 {
1371         uint64_t txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1372         int epbs, new_nlevels;
1373         uint64_t sz;
1374
1375         ASSERT(blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1376
1377         ASSERT(have_read ?
1378             RW_READ_HELD(&dn->dn_struct_rwlock) :
1379             RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
1380
1381         /*
1382          * if we have a read-lock, check to see if we need to do any work
1383          * before upgrading to a write-lock.
1384          */
1385         if (have_read) {
1386                 if (blkid <= dn->dn_maxblkid)
1387                         return;
1388
1389                 if (!rw_tryupgrade(&dn->dn_struct_rwlock)) {
1390                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1391                         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1392                 }
1393         }
1394
1395         if (blkid <= dn->dn_maxblkid)
1396                 goto out;
1397
1398         dn->dn_maxblkid = blkid;
1399
1400         /*
1401          * Compute the number of levels necessary to support the new maxblkid.
1402          */
1403         new_nlevels = 1;
1404         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1405         for (sz = dn->dn_nblkptr;
1406             sz <= blkid && sz >= dn->dn_nblkptr; sz <<= epbs)
1407                 new_nlevels++;
1408
1409         if (new_nlevels > dn->dn_nlevels) {
1410                 int old_nlevels = dn->dn_nlevels;
1411                 dmu_buf_impl_t *db;
1412                 list_t *list;
1413                 dbuf_dirty_record_t *new, *dr, *dr_next;
1414
1415                 dn->dn_nlevels = new_nlevels;
1416
1417                 ASSERT3U(new_nlevels, >, dn->dn_next_nlevels[txgoff]);
1418                 dn->dn_next_nlevels[txgoff] = new_nlevels;
1419
1420                 /* dirty the left indirects */
1421                 db = dbuf_hold_level(dn, old_nlevels, 0, FTAG);
1422                 ASSERT(db != NULL);
1423                 new = dbuf_dirty(db, tx);
1424                 dbuf_rele(db, FTAG);
1425
1426                 /* transfer the dirty records to the new indirect */
1427                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1428                 mutex_enter(&new->dt.di.dr_mtx);
1429                 list = &dn->dn_dirty_records[txgoff];
1430                 for (dr = list_head(list); dr; dr = dr_next) {
1431                         dr_next = list_next(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
1432                         if (dr->dr_dbuf->db_level != new_nlevels-1 &&
1433                             dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1434                             dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
1435                                 ASSERT(dr->dr_dbuf->db_level == old_nlevels-1);
1436                                 list_remove(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
1437                                 list_insert_tail(&new->dt.di.dr_children, dr);
1438                                 dr->dr_parent = new;
1439                         }
1440                 }
1441                 mutex_exit(&new->dt.di.dr_mtx);
1442                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1443         }
1444
1445 out:
1446         if (have_read)
1447                 rw_downgrade(&dn->dn_struct_rwlock);
1448 }
1449
1450 void
1451 dnode_free_range(dnode_t *dn, uint64_t off, uint64_t len, dmu_tx_t *tx)
1452 {
1453         dmu_buf_impl_t *db;
1454         uint64_t blkoff, blkid, nblks;
1455         int blksz, blkshift, head, tail;
1456         int trunc = FALSE;
1457         int epbs;
1458
1459         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1460         blksz = dn->dn_datablksz;
1461         blkshift = dn->dn_datablkshift;
1462         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1463
1464         if (len == DMU_OBJECT_END) {
1465                 len = UINT64_MAX - off;
1466                 trunc = TRUE;
1467         }
1468
1469         /*
1470          * First, block align the region to free:
1471          */
1472         if (ISP2(blksz)) {
1473                 head = P2NPHASE(off, blksz);
1474                 blkoff = P2PHASE(off, blksz);
1475                 if ((off >> blkshift) > dn->dn_maxblkid)
1476                         goto out;
1477         } else {
1478                 ASSERT(dn->dn_maxblkid == 0);
1479                 if (off == 0 && len >= blksz) {
1480                         /*
1481                          * Freeing the whole block; fast-track this request.
1482                          * Note that we won't dirty any indirect blocks,
1483                          * which is fine because we will be freeing the entire
1484                          * file and thus all indirect blocks will be freed
1485                          * by free_children().
1486                          */
1487                         blkid = 0;
1488                         nblks = 1;
1489                         goto done;
1490                 } else if (off >= blksz) {
1491                         /* Freeing past end-of-data */
1492                         goto out;
1493                 } else {
1494                         /* Freeing part of the block. */
1495                         head = blksz - off;
1496                         ASSERT3U(head, >, 0);
1497                 }
1498                 blkoff = off;
1499         }
1500         /* zero out any partial block data at the start of the range */
1501         if (head) {
1502                 ASSERT3U(blkoff + head, ==, blksz);
1503                 if (len < head)
1504                         head = len;
1505                 if (dbuf_hold_impl(dn, 0, dbuf_whichblock(dn, off), TRUE,
1506                     FTAG, &db) == 0) {
1507                         caddr_t data;
1508
1509                         /* don't dirty if it isn't on disk and isn't dirty */
1510                         if (db->db_last_dirty ||
1511                             (db->db_blkptr && !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
1512                                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1513                                 dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1514                                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1515                                 data = db->db.db_data;
1516                                 bzero(data + blkoff, head);
1517                         }
1518                         dbuf_rele(db, FTAG);
1519                 }
1520                 off += head;
1521                 len -= head;
1522         }
1523
1524         /* If the range was less than one block, we're done */
1525         if (len == 0)
1526                 goto out;
1527
1528         /* If the remaining range is past end of file, we're done */
1529         if ((off >> blkshift) > dn->dn_maxblkid)
1530                 goto out;
1531
1532         ASSERT(ISP2(blksz));
1533         if (trunc)
1534                 tail = 0;
1535         else
1536                 tail = P2PHASE(len, blksz);
1537
1538         ASSERT0(P2PHASE(off, blksz));
1539         /* zero out any partial block data at the end of the range */
1540         if (tail) {
1541                 if (len < tail)
1542                         tail = len;
1543                 if (dbuf_hold_impl(dn, 0, dbuf_whichblock(dn, off+len),
1544                     TRUE, FTAG, &db) == 0) {
1545                         /* don't dirty if not on disk and not dirty */
1546                         if (db->db_last_dirty ||
1547                             (db->db_blkptr && !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
1548                                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1549                                 dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1550                                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1551                                 bzero(db->db.db_data, tail);
1552                         }
1553                         dbuf_rele(db, FTAG);
1554                 }
1555                 len -= tail;
1556         }
1557
1558         /* If the range did not include a full block, we are done */
1559         if (len == 0)
1560                 goto out;
1561
1562         ASSERT(IS_P2ALIGNED(off, blksz));
1563         ASSERT(trunc || IS_P2ALIGNED(len, blksz));
1564         blkid = off >> blkshift;
1565         nblks = len >> blkshift;
1566         if (trunc)
1567                 nblks += 1;
1568
1569         /*
1570          * Dirty the first and last indirect blocks, as they (and/or their
1571          * parents) will need to be written out if they were only
1572          * partially freed.  Interior indirect blocks will be themselves freed,
1573          * by free_children(), so they need not be dirtied.  Note that these
1574          * interior blocks have already been prefetched by dmu_tx_hold_free().
1575          */
1576         if (dn->dn_nlevels > 1) {
1577                 uint64_t first, last;
1578
1579                 first = blkid >> epbs;
1580                 if ((db = dbuf_hold_level(dn, 1, first, FTAG))) {
1581                         dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1582                         dbuf_rele(db, FTAG);
1583                 }
1584                 if (trunc)
1585                         last = dn->dn_maxblkid >> epbs;
1586                 else
1587                         last = (blkid + nblks - 1) >> epbs;
1588                 if (last > first && (db = dbuf_hold_level(dn, 1, last, FTAG))) {
1589                         dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1590                         dbuf_rele(db, FTAG);
1591                 }
1592         }
1593
1594 done:
1595         /*
1596          * Add this range to the dnode range list.
1597          * We will finish up this free operation in the syncing phase.
1598          */
1599         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1600         {
1601         int txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1602         if (dn->dn_free_ranges[txgoff] == NULL) {
1603                 dn->dn_free_ranges[txgoff] =
1604                     range_tree_create(NULL, NULL, &dn->dn_mtx);
1605         }
1606         range_tree_clear(dn->dn_free_ranges[txgoff], blkid, nblks);
1607         range_tree_add(dn->dn_free_ranges[txgoff], blkid, nblks);
1608         }
1609         dprintf_dnode(dn, "blkid=%llu nblks=%llu txg=%llu\n",
1610             blkid, nblks, tx->tx_txg);
1611         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1612
1613         dbuf_free_range(dn, blkid, blkid + nblks - 1, tx);
1614         dnode_setdirty(dn, tx);
1615 out:
1616
1617         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1618 }
1619
1620 static boolean_t
1621 dnode_spill_freed(dnode_t *dn)
1622 {
1623         int i;
1624
1625         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1626         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
1627                 if (dn->dn_rm_spillblk[i] == DN_KILL_SPILLBLK)
1628                         break;
1629         }
1630         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1631         return (i < TXG_SIZE);
1632 }
1633
1634 /* return TRUE if this blkid was freed in a recent txg, or FALSE if it wasn't */
1635 uint64_t
1636 dnode_block_freed(dnode_t *dn, uint64_t blkid)
1637 {
1638         void *dp = spa_get_dsl(dn->dn_objset->os_spa);
1639         int i;
1640
1641         if (blkid == DMU_BONUS_BLKID)
1642                 return (FALSE);
1643
1644         /*
1645          * If we're in the process of opening the pool, dp will not be
1646          * set yet, but there shouldn't be anything dirty.
1647          */
1648         if (dp == NULL)
1649                 return (FALSE);
1650
1651         if (dn->dn_free_txg)
1652                 return (TRUE);
1653
1654         if (blkid == DMU_SPILL_BLKID)
1655                 return (dnode_spill_freed(dn));
1656
1657         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1658         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
1659                 if (dn->dn_free_ranges[i] != NULL &&
1660                     range_tree_contains(dn->dn_free_ranges[i], blkid, 1))
1661                         break;
1662         }
1663         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1664         return (i < TXG_SIZE);
1665 }
1666
1667 /* call from syncing context when we actually write/free space for this dnode */
1668 void
1669 dnode_diduse_space(dnode_t *dn, int64_t delta)
1670 {
1671         uint64_t space;
1672         dprintf_dnode(dn, "dn=%p dnp=%p used=%llu delta=%lld\n",
1673             dn, dn->dn_phys,
1674             (u_longlong_t)dn->dn_phys->dn_used,
1675             (longlong_t)delta);
1676
1677         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1678         space = DN_USED_BYTES(dn->dn_phys);
1679         if (delta > 0) {
1680                 ASSERT3U(space + delta, >=, space); /* no overflow */
1681         } else {
1682                 ASSERT3U(space, >=, -delta); /* no underflow */
1683         }
1684         space += delta;
1685         if (spa_version(dn->dn_objset->os_spa) < SPA_VERSION_DNODE_BYTES) {
1686                 ASSERT((dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_USED_BYTES) == 0);
1687                 ASSERT0(P2PHASE(space, 1<<DEV_BSHIFT));
1688                 dn->dn_phys->dn_used = space >> DEV_BSHIFT;
1689         } else {
1690                 dn->dn_phys->dn_used = space;
1691                 dn->dn_phys->dn_flags |= DNODE_FLAG_USED_BYTES;
1692         }
1693         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1694 }
1695
1696 /*
1697  * Call when we think we're going to write/free space in open context to track
1698  * the amount of memory in use by the currently open txg.
1699  */
1700 void
1701 dnode_willuse_space(dnode_t *dn, int64_t space, dmu_tx_t *tx)
1702 {
1703         objset_t *os = dn->dn_objset;
1704         dsl_dataset_t *ds = os->os_dsl_dataset;
1705         int64_t aspace = spa_get_asize(os->os_spa, space);
1706
1707         if (ds != NULL) {
1708                 dsl_dir_willuse_space(ds->ds_dir, aspace, tx);
1709                 dsl_pool_dirty_space(dmu_tx_pool(tx), space, tx);
1710         }
1711
1712         dmu_tx_willuse_space(tx, aspace);
1713 }
1714
1715 /*
1716  * Scans a block at the indicated "level" looking for a hole or data,
1717  * depending on 'flags'.
1718  *
1719  * If level > 0, then we are scanning an indirect block looking at its
1720  * pointers.  If level == 0, then we are looking at a block of dnodes.
1721  *
1722  * If we don't find what we are looking for in the block, we return ESRCH.
1723  * Otherwise, return with *offset pointing to the beginning (if searching
1724  * forwards) or end (if searching backwards) of the range covered by the
1725  * block pointer we matched on (or dnode).
1726  *
1727  * The basic search algorithm used below by dnode_next_offset() is to
1728  * use this function to search up the block tree (widen the search) until
1729  * we find something (i.e., we don't return ESRCH) and then search back
1730  * down the tree (narrow the search) until we reach our original search
1731  * level.
1732  */
1733 static int
1734 dnode_next_offset_level(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *offset,
1735         int lvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg)
1736 {
1737         dmu_buf_impl_t *db = NULL;
1738         void *data = NULL;
1739         uint64_t epbs = dn->dn_phys->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1740         uint64_t epb = 1ULL << epbs;
1741         uint64_t minfill, maxfill;
1742         boolean_t hole;
1743         int i, inc, error, span;
1744
1745         dprintf("probing object %llu offset %llx level %d of %u\n",
1746             dn->dn_object, *offset, lvl, dn->dn_phys->dn_nlevels);
1747
1748         hole = ((flags & DNODE_FIND_HOLE) != 0);
1749         inc = (flags & DNODE_FIND_BACKWARDS) ? -1 : 1;
1750         ASSERT(txg == 0 || !hole);
1751
1752         if (lvl == dn->dn_phys->dn_nlevels) {
1753                 error = 0;
1754                 epb = dn->dn_phys->dn_nblkptr;
1755                 data = dn->dn_phys->dn_blkptr;
1756         } else {
1757                 uint64_t blkid = dbuf_whichblock(dn, *offset) >> (epbs * lvl);
1758                 error = dbuf_hold_impl(dn, lvl, blkid, TRUE, FTAG, &db);
1759                 if (error) {
1760                         if (error != ENOENT)
1761                                 return (error);
1762                         if (hole)
1763                                 return (0);
1764                         /*
1765                          * This can only happen when we are searching up
1766                          * the block tree for data.  We don't really need to
1767                          * adjust the offset, as we will just end up looking
1768                          * at the pointer to this block in its parent, and its
1769                          * going to be unallocated, so we will skip over it.
1770                          */
1771                         return (SET_ERROR(ESRCH));
1772                 }
1773                 error = dbuf_read(db, NULL, DB_RF_CANFAIL | DB_RF_HAVESTRUCT);
1774                 if (error) {
1775                         dbuf_rele(db, FTAG);
1776                         return (error);
1777                 }
1778                 data = db->db.db_data;
1779         }
1780
1781
1782         if (db != NULL && txg != 0 && (db->db_blkptr == NULL ||
1783             db->db_blkptr->blk_birth <= txg ||
1784             BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
1785                 /*
1786                  * This can only happen when we are searching up the tree
1787                  * and these conditions mean that we need to keep climbing.
1788                  */
1789                 error = SET_ERROR(ESRCH);
1790         } else if (lvl == 0) {
1791                 dnode_phys_t *dnp = data;
1792                 span = DNODE_SHIFT;
1793                 ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_DNODE);
1794
1795                 for (i = (*offset >> span) & (blkfill - 1);
1796                     i >= 0 && i < blkfill; i += inc) {
1797                         if ((dnp[i].dn_type == DMU_OT_NONE) == hole)
1798                                 break;
1799                         *offset += (1ULL << span) * inc;
1800                 }
1801                 if (i < 0 || i == blkfill)
1802                         error = SET_ERROR(ESRCH);
1803         } else {
1804                 blkptr_t *bp = data;
1805                 uint64_t start = *offset;
1806                 span = (lvl - 1) * epbs + dn->dn_datablkshift;
1807                 minfill = 0;
1808                 maxfill = blkfill << ((lvl - 1) * epbs);
1809
1810                 if (hole)
1811                         maxfill--;
1812                 else
1813                         minfill++;
1814
1815                 *offset = *offset >> span;
1816                 for (i = BF64_GET(*offset, 0, epbs);
1817                     i >= 0 && i < epb; i += inc) {
1818                         if (BP_GET_FILL(&bp[i]) >= minfill &&
1819                             BP_GET_FILL(&bp[i]) <= maxfill &&
1820                             (hole || bp[i].blk_birth > txg))
1821                                 break;
1822                         if (inc > 0 || *offset > 0)
1823                                 *offset += inc;
1824                 }
1825                 *offset = *offset << span;
1826                 if (inc < 0) {
1827                         /* traversing backwards; position offset at the end */
1828                         ASSERT3U(*offset, <=, start);
1829                         *offset = MIN(*offset + (1ULL << span) - 1, start);
1830                 } else if (*offset < start) {
1831                         *offset = start;
1832                 }
1833                 if (i < 0 || i >= epb)
1834                         error = SET_ERROR(ESRCH);
1835         }
1836
1837         if (db)
1838                 dbuf_rele(db, FTAG);
1839
1840         return (error);
1841 }
1842
1843 /*
1844  * Find the next hole, data, or sparse region at or after *offset.
1845  * The value 'blkfill' tells us how many items we expect to find
1846  * in an L0 data block; this value is 1 for normal objects,
1847  * DNODES_PER_BLOCK for the meta dnode, and some fraction of
1848  * DNODES_PER_BLOCK when searching for sparse regions thereof.
1849  *
1850  * Examples:
1851  *
1852  * dnode_next_offset(dn, flags, offset, 1, 1, 0);
1853  *      Finds the next/previous hole/data in a file.
1854  *      Used in dmu_offset_next().
1855  *
1856  * dnode_next_offset(mdn, flags, offset, 0, DNODES_PER_BLOCK, txg);
1857  *      Finds the next free/allocated dnode an objset's meta-dnode.
1858  *      Only finds objects that have new contents since txg (ie.
1859  *      bonus buffer changes and content removal are ignored).
1860  *      Used in dmu_object_next().
1861  *
1862  * dnode_next_offset(mdn, DNODE_FIND_HOLE, offset, 2, DNODES_PER_BLOCK >> 2, 0);
1863  *      Finds the next L2 meta-dnode bp that's at most 1/4 full.
1864  *      Used in dmu_object_alloc().
1865  */
1866 int
1867 dnode_next_offset(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *offset,
1868     int minlvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg)
1869 {
1870         uint64_t initial_offset = *offset;
1871         int lvl, maxlvl;
1872         int error = 0;
1873
1874         if (!(flags & DNODE_FIND_HAVELOCK))
1875                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
1876
1877         if (dn->dn_phys->dn_nlevels == 0) {
1878                 error = SET_ERROR(ESRCH);
1879                 goto out;
1880         }
1881
1882         if (dn->dn_datablkshift == 0) {
1883                 if (*offset < dn->dn_datablksz) {
1884                         if (flags & DNODE_FIND_HOLE)
1885                                 *offset = dn->dn_datablksz;
1886                 } else {
1887                         error = SET_ERROR(ESRCH);
1888                 }
1889                 goto out;
1890         }
1891
1892         maxlvl = dn->dn_phys->dn_nlevels;
1893
1894         for (lvl = minlvl; lvl <= maxlvl; lvl++) {
1895                 error = dnode_next_offset_level(dn,
1896                     flags, offset, lvl, blkfill, txg);
1897                 if (error != ESRCH)
1898                         break;
1899         }
1900
1901         while (error == 0 && --lvl >= minlvl) {
1902                 error = dnode_next_offset_level(dn,
1903                     flags, offset, lvl, blkfill, txg);
1904         }
1905
1906         /*
1907          * There's always a "virtual hole" at the end of the object, even
1908          * if all BP's which physically exist are non-holes.
1909          */
1910         if ((flags & DNODE_FIND_HOLE) && error == ESRCH && txg == 0 &&
1911             minlvl == 1 && blkfill == 1 && !(flags & DNODE_FIND_BACKWARDS)) {
1912                 error = 0;
1913         }
1914
1915         if (error == 0 && (flags & DNODE_FIND_BACKWARDS ?
1916             initial_offset < *offset : initial_offset > *offset))
1917                 error = SET_ERROR(ESRCH);
1918 out:
1919         if (!(flags & DNODE_FIND_HAVELOCK))
1920                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1921
1922         return (error);
1923 }