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, 2015 by Delphix. All rights reserved.
  24  * Copyright (c) 2014 Spectra Logic Corporation, All rights reserved.
  25  */
  26
  27 #include <sys/zfs_context.h>
  28 #include <sys/dbuf.h>
  29 #include <sys/dnode.h>
  30 #include <sys/dmu.h>
  31 #include <sys/dmu_impl.h>
  32 #include <sys/dmu_tx.h>
  33 #include <sys/dmu_objset.h>
  34 #include <sys/dsl_dir.h>
  35 #include <sys/dsl_dataset.h>
  36 #include <sys/spa.h>
  37 #include <sys/zio.h>
  38 #include <sys/dmu_zfetch.h>
  39 #include <sys/range_tree.h>
  40 #include <sys/trace_dnode.h>
  41
  42 static kmem_cache_t *dnode_cache;
  43 /*
  44  * Define DNODE_STATS to turn on statistic gathering. By default, it is only
  45  * turned on when DEBUG is also defined.
  46  */
  47 #ifdef  DEBUG
  48 #define DNODE_STATS
  49 #endif  /* DEBUG */
  50
  51 #ifdef  DNODE_STATS
  52 #define DNODE_STAT_ADD(stat)                    ((stat)++)
  53 #else
  54 #define DNODE_STAT_ADD(stat)                    /* nothing */
  55 #endif  /* DNODE_STATS */
  56
  57 ASSERTV(static dnode_phys_t dnode_phys_zero);
  58
  59 int zfs_default_bs = SPA_MINBLOCKSHIFT;
  60 int zfs_default_ibs = DN_MAX_INDBLKSHIFT;
  61
  62 #ifdef  _KERNEL
  63 static kmem_cbrc_t dnode_move(void *, void *, size_t, void *);
  64 #endif /* _KERNEL */
  65
  66 static int
  67 dbuf_compare(const void *x1, const void *x2)
  68 {
  69         const dmu_buf_impl_t *d1 = x1;
  70         const dmu_buf_impl_t *d2 = x2;
  71
  72         int cmp = AVL_CMP(d1->db_level, d2->db_level);
  73         if (likely(cmp))
  74                 return (cmp);
  75
  76         cmp = AVL_CMP(d1->db_blkid, d2->db_blkid);
  77         if (likely(cmp))
  78                 return (cmp);
  79
  80         if (d1->db_state == DB_SEARCH) {
  81                 ASSERT3S(d2->db_state, !=, DB_SEARCH);
  82                 return (-1);
  83         } else if (d2->db_state == DB_SEARCH) {
  84                 ASSERT3S(d1->db_state, !=, DB_SEARCH);
  85                 return (1);
  86         }
  87
  88         return (AVL_PCMP(d1, d2));
  89 }
  90
  91 /* ARGSUSED */
  92 static int
  93 dnode_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
  94 {
  95         dnode_t *dn = arg;
  96         int i;
  97
  98         rw_init(&dn->dn_struct_rwlock, NULL, RW_NOLOCKDEP, NULL);
  99         mutex_init(&dn->dn_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 100         mutex_init(&dn->dn_dbufs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 101         cv_init(&dn->dn_notxholds, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 102
 103         /*
 104          * Every dbuf has a reference, and dropping a tracked reference is
 105          * O(number of references), so don't track dn_holds.
 106          */
 107         refcount_create_untracked(&dn->dn_holds);
 108         refcount_create(&dn->dn_tx_holds);
 109         list_link_init(&dn->dn_link);
 110
 111         bzero(&dn->dn_next_nblkptr[0], sizeof (dn->dn_next_nblkptr));
 112         bzero(&dn->dn_next_nlevels[0], sizeof (dn->dn_next_nlevels));
 113         bzero(&dn->dn_next_indblkshift[0], sizeof (dn->dn_next_indblkshift));
 114         bzero(&dn->dn_next_bonustype[0], sizeof (dn->dn_next_bonustype));
 115         bzero(&dn->dn_rm_spillblk[0], sizeof (dn->dn_rm_spillblk));
 116         bzero(&dn->dn_next_bonuslen[0], sizeof (dn->dn_next_bonuslen));
 117         bzero(&dn->dn_next_blksz[0], sizeof (dn->dn_next_blksz));
 118
 119         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 120                 list_link_init(&dn->dn_dirty_link[i]);
 121                 dn->dn_free_ranges[i] = NULL;
 122                 list_create(&dn->dn_dirty_records[i],
 123                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
 124                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
 125         }
 126
 127         dn->dn_allocated_txg = 0;
 128         dn->dn_free_txg = 0;
 129         dn->dn_assigned_txg = 0;
 130         dn->dn_dirtyctx = 0;
 131         dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 132         dn->dn_bonus = NULL;
 133         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 134         dn->dn_zio = NULL;
 135         dn->dn_oldused = 0;
 136         dn->dn_oldflags = 0;
 137         dn->dn_olduid = 0;
 138         dn->dn_oldgid = 0;
 139         dn->dn_newuid = 0;
 140         dn->dn_newgid = 0;
 141         dn->dn_id_flags = 0;
 142
 143         dn->dn_dbufs_count = 0;
 144         dn->dn_unlisted_l0_blkid = 0;
 145         avl_create(&dn->dn_dbufs, dbuf_compare, sizeof (dmu_buf_impl_t),
 146             offsetof(dmu_buf_impl_t, db_link));
 147
 148         dn->dn_moved = 0;
 149         return (0);
 150 }
 151
 152 /* ARGSUSED */
 153 static void
 154 dnode_dest(void *arg, void *unused)
 155 {
 156         int i;
 157         dnode_t *dn = arg;
 158
 159         rw_destroy(&dn->dn_struct_rwlock);
 160         mutex_destroy(&dn->dn_mtx);
 161         mutex_destroy(&dn->dn_dbufs_mtx);
 162         cv_destroy(&dn->dn_notxholds);
 163         refcount_destroy(&dn->dn_holds);
 164         refcount_destroy(&dn->dn_tx_holds);
 165         ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_link));
 166
 167         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 168                 ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_dirty_link[i]));
 169                 ASSERT3P(dn->dn_free_ranges[i], ==, NULL);
 170                 list_destroy(&dn->dn_dirty_records[i]);
 171                 ASSERT0(dn->dn_next_nblkptr[i]);
 172                 ASSERT0(dn->dn_next_nlevels[i]);
 173                 ASSERT0(dn->dn_next_indblkshift[i]);
 174                 ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[i]);
 175                 ASSERT0(dn->dn_rm_spillblk[i]);
 176                 ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[i]);
 177                 ASSERT0(dn->dn_next_blksz[i]);
 178         }
 179
 180         ASSERT0(dn->dn_allocated_txg);
 181         ASSERT0(dn->dn_free_txg);
 182         ASSERT0(dn->dn_assigned_txg);
 183         ASSERT0(dn->dn_dirtyctx);
 184         ASSERT3P(dn->dn_dirtyctx_firstset, ==, NULL);
 185         ASSERT3P(dn->dn_bonus, ==, NULL);
 186         ASSERT(!dn->dn_have_spill);
 187         ASSERT3P(dn->dn_zio, ==, NULL);
 188         ASSERT0(dn->dn_oldused);
 189         ASSERT0(dn->dn_oldflags);
 190         ASSERT0(dn->dn_olduid);
 191         ASSERT0(dn->dn_oldgid);
 192         ASSERT0(dn->dn_newuid);
 193         ASSERT0(dn->dn_newgid);
 194         ASSERT0(dn->dn_id_flags);
 195
 196         ASSERT0(dn->dn_dbufs_count);
 197         ASSERT0(dn->dn_unlisted_l0_blkid);
 198         avl_destroy(&dn->dn_dbufs);
 199 }
 200
 201 void
 202 dnode_init(void)
 203 {
 204         ASSERT(dnode_cache == NULL);
 205         dnode_cache = kmem_cache_create("dnode_t", sizeof (dnode_t),
 206             0, dnode_cons, dnode_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
 207         kmem_cache_set_move(dnode_cache, dnode_move);
 208 }
 209
 210 void
 211 dnode_fini(void)
 212 {
 213         kmem_cache_destroy(dnode_cache);
 214         dnode_cache = NULL;
 215 }
 216
 217
 218 #ifdef ZFS_DEBUG
 219 void
 220 dnode_verify(dnode_t *dn)
 221 {
 222         int drop_struct_lock = FALSE;
 223
 224         ASSERT(dn->dn_phys);
 225         ASSERT(dn->dn_objset);
 226         ASSERT(dn->dn_handle->dnh_dnode == dn);
 227
 228         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_phys->dn_type));
 229
 230         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_DNODE_VERIFY))
 231                 return;
 232
 233         if (!RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock)) {
 234                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
 235                 drop_struct_lock = TRUE;
 236         }
 237         if (dn->dn_phys->dn_type != DMU_OT_NONE || dn->dn_allocated_txg != 0) {
 238                 int i;
 239                 int max_bonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots);
 240                 ASSERT3U(dn->dn_indblkshift, <=, SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 241                 if (dn->dn_datablkshift) {
 242                         ASSERT3U(dn->dn_datablkshift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
 243                         ASSERT3U(dn->dn_datablkshift, <=, SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 244                         ASSERT3U(1<<dn->dn_datablkshift, ==, dn->dn_datablksz);
 245                 }
 246                 ASSERT3U(dn->dn_nlevels, <=, 30);
 247                 ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_type));
 248                 ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, >=, 1);
 249                 ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, <=, DN_MAX_NBLKPTR);
 250                 ASSERT3U(dn->dn_bonuslen, <=, max_bonuslen);
 251                 ASSERT3U(dn->dn_datablksz, ==,
 252                     dn->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT);
 253                 ASSERT3U(ISP2(dn->dn_datablksz), ==, dn->dn_datablkshift != 0);
 254                 ASSERT3U((dn->dn_nblkptr - 1) * sizeof (blkptr_t) +
 255                     dn->dn_bonuslen, <=, max_bonuslen);
 256                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 257                         ASSERT3U(dn->dn_next_nlevels[i], <=, dn->dn_nlevels);
 258                 }
 259         }
 260         if (dn->dn_phys->dn_type != DMU_OT_NONE)
 261                 ASSERT3U(dn->dn_phys->dn_nlevels, <=, dn->dn_nlevels);
 262         ASSERT(DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object) || dn->dn_dbuf != NULL);
 263         if (dn->dn_dbuf != NULL) {
 264                 ASSERT3P(dn->dn_phys, ==,
 265                     (dnode_phys_t *)dn->dn_dbuf->db.db_data +
 266                     (dn->dn_object % (dn->dn_dbuf->db.db_size >> DNODE_SHIFT)));
 267         }
 268         if (drop_struct_lock)
 269                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 270 }
 271 #endif
 272
 273 void
 274 dnode_byteswap(dnode_phys_t *dnp)
 275 {
 276         uint64_t *buf64 = (void*)&dnp->dn_blkptr;
 277         int i;
 278
 279         if (dnp->dn_type == DMU_OT_NONE) {
 280                 bzero(dnp, sizeof (dnode_phys_t));
 281                 return;
 282         }
 283
 284         dnp->dn_datablkszsec = BSWAP_16(dnp->dn_datablkszsec);
 285         dnp->dn_bonuslen = BSWAP_16(dnp->dn_bonuslen);
 286         dnp->dn_extra_slots = BSWAP_8(dnp->dn_extra_slots);
 287         dnp->dn_maxblkid = BSWAP_64(dnp->dn_maxblkid);
 288         dnp->dn_used = BSWAP_64(dnp->dn_used);
 289
 290         /*
 291          * dn_nblkptr is only one byte, so it's OK to read it in either
 292          * byte order.  We can't read dn_bouslen.
 293          */
 294         ASSERT(dnp->dn_indblkshift <= SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 295         ASSERT(dnp->dn_nblkptr <= DN_MAX_NBLKPTR);
 296         for (i = 0; i < dnp->dn_nblkptr * sizeof (blkptr_t)/8; i++)
 297                 buf64[i] = BSWAP_64(buf64[i]);
 298
 299         /*
 300          * OK to check dn_bonuslen for zero, because it won't matter if
 301          * we have the wrong byte order.  This is necessary because the
 302          * dnode dnode is smaller than a regular dnode.
 303          */
 304         if (dnp->dn_bonuslen != 0) {
 305                 /*
 306                  * Note that the bonus length calculated here may be
 307                  * longer than the actual bonus buffer.  This is because
 308                  * we always put the bonus buffer after the last block
 309                  * pointer (instead of packing it against the end of the
 310                  * dnode buffer).
 311                  */
 312                 int off = (dnp->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t);
 313                 int slots = dnp->dn_extra_slots + 1;
 314                 size_t len = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(slots) - off;
 315                 dmu_object_byteswap_t byteswap;
 316                 ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dnp->dn_bonustype));
 317                 byteswap = DMU_OT_BYTESWAP(dnp->dn_bonustype);
 318                 dmu_ot_byteswap[byteswap].ob_func(dnp->dn_bonus + off, len);
 319         }
 320
 321         /* Swap SPILL block if we have one */
 322         if (dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR)
 323                 byteswap_uint64_array(DN_SPILL_BLKPTR(dnp), sizeof (blkptr_t));
 324 }
 325
 326 void
 327 dnode_buf_byteswap(void *vbuf, size_t size)
 328 {
 329         int i = 0;
 330
 331         ASSERT3U(sizeof (dnode_phys_t), ==, (1<<DNODE_SHIFT));
 332         ASSERT((size & (sizeof (dnode_phys_t)-1)) == 0);
 333
 334         while (i < size) {
 335                 dnode_phys_t *dnp = vbuf + i;
 336                 dnode_byteswap(dnp);
 337
 338                 i += DNODE_MIN_SIZE;
 339                 if (dnp->dn_type != DMU_OT_NONE)
 340                         i += dnp->dn_extra_slots * DNODE_MIN_SIZE;
 341         }
 342 }
 343
 344 void
 345 dnode_setbonuslen(dnode_t *dn, int newsize, dmu_tx_t *tx)
 346 {
 347         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 348
 349         dnode_setdirty(dn, tx);
 350         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 351         ASSERT3U(newsize, <=, DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots) -
 352             (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t));
 353         dn->dn_bonuslen = newsize;
 354         if (newsize == 0)
 355                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = DN_ZERO_BONUSLEN;
 356         else
 357                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonuslen;
 358         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 359 }
 360
 361 void
 362 dnode_setbonus_type(dnode_t *dn, dmu_object_type_t newtype, dmu_tx_t *tx)
 363 {
 364         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 365         dnode_setdirty(dn, tx);
 366         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 367         dn->dn_bonustype = newtype;
 368         dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonustype;
 369         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 370 }
 371
 372 void
 373 dnode_rm_spill(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
 374 {
 375         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 376         ASSERT(RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
 377         dnode_setdirty(dn, tx);
 378         dn->dn_rm_spillblk[tx->tx_txg&TXG_MASK] = DN_KILL_SPILLBLK;
 379         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 380 }
 381
 382 static void
 383 dnode_setdblksz(dnode_t *dn, int size)
 384 {
 385         ASSERT0(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE));
 386         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
 387         ASSERT3U(size, >=, SPA_MINBLOCKSIZE);
 388         ASSERT3U(size >> SPA_MINBLOCKSHIFT, <,
 389             1<<(sizeof (dn->dn_phys->dn_datablkszsec) * 8));
 390         dn->dn_datablksz = size;
 391         dn->dn_datablkszsec = size >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 392         dn->dn_datablkshift = ISP2(size) ? highbit64(size - 1) : 0;
 393 }
 394
 395 static dnode_t *
 396 dnode_create(objset_t *os, dnode_phys_t *dnp, dmu_buf_impl_t *db,
 397     uint64_t object, dnode_handle_t *dnh)
 398 {
 399         dnode_t *dn;
 400
 401         dn = kmem_cache_alloc(dnode_cache, KM_SLEEP);
 402         ASSERT(!POINTER_IS_VALID(dn->dn_objset));
 403         dn->dn_moved = 0;
 404
 405         /*
 406          * Defer setting dn_objset until the dnode is ready to be a candidate
 407          * for the dnode_move() callback.
 408          */
 409         dn->dn_object = object;
 410         dn->dn_dbuf = db;
 411         dn->dn_handle = dnh;
 412         dn->dn_phys = dnp;
 413
 414         if (dnp->dn_datablkszsec) {
 415                 dnode_setdblksz(dn, dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT);
 416         } else {
 417                 dn->dn_datablksz = 0;
 418                 dn->dn_datablkszsec = 0;
 419                 dn->dn_datablkshift = 0;
 420         }
 421         dn->dn_indblkshift = dnp->dn_indblkshift;
 422         dn->dn_nlevels = dnp->dn_nlevels;
 423         dn->dn_type = dnp->dn_type;
 424         dn->dn_nblkptr = dnp->dn_nblkptr;
 425         dn->dn_checksum = dnp->dn_checksum;
 426         dn->dn_compress = dnp->dn_compress;
 427         dn->dn_bonustype = dnp->dn_bonustype;
 428         dn->dn_bonuslen = dnp->dn_bonuslen;
 429         dn->dn_num_slots = dnp->dn_extra_slots + 1;
 430         dn->dn_maxblkid = dnp->dn_maxblkid;
 431         dn->dn_have_spill = ((dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) != 0);
 432         dn->dn_id_flags = 0;
 433
 434         dmu_zfetch_init(&dn->dn_zfetch, dn);
 435
 436         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_phys->dn_type));
 437
 438         mutex_enter(&os->os_lock);
 439         if (dnh->dnh_dnode != NULL) {
 440                 /* Lost the allocation race. */
 441                 mutex_exit(&os->os_lock);
 442                 kmem_cache_free(dnode_cache, dn);
 443                 return (dnh->dnh_dnode);
 444         }
 445
 446         /*
 447          * Exclude special dnodes from os_dnodes so an empty os_dnodes
 448          * signifies that the special dnodes have no references from
 449          * their children (the entries in os_dnodes).  This allows
 450          * dnode_destroy() to easily determine if the last child has
 451          * been removed and then complete eviction of the objset.
 452          */
 453         if (!DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(object))
 454                 list_insert_head(&os->os_dnodes, dn);
 455         membar_producer();
 456
 457         /*
 458          * Everything else must be valid before assigning dn_objset
 459          * makes the dnode eligible for dnode_move().
 460          */
 461         dn->dn_objset = os;
 462
 463         dnh->dnh_dnode = dn;
 464         mutex_exit(&os->os_lock);
 465
 466         arc_space_consume(sizeof (dnode_t), ARC_SPACE_DNODE);
 467         return (dn);
 468 }
 469
 470 /*
 471  * Caller must be holding the dnode handle, which is released upon return.
 472  */
 473 static void
 474 dnode_destroy(dnode_t *dn)
 475 {
 476         objset_t *os = dn->dn_objset;
 477         boolean_t complete_os_eviction = B_FALSE;
 478
 479         ASSERT((dn->dn_id_flags & DN_ID_NEW_EXIST) == 0);
 480
 481         mutex_enter(&os->os_lock);
 482         POINTER_INVALIDATE(&dn->dn_objset);
 483         if (!DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object)) {
 484                 list_remove(&os->os_dnodes, dn);
 485                 complete_os_eviction =
 486                     list_is_empty(&os->os_dnodes) &&
 487                     list_link_active(&os->os_evicting_node);
 488         }
 489         mutex_exit(&os->os_lock);
 490
 491         /* the dnode can no longer move, so we can release the handle */
 492         zrl_remove(&dn->dn_handle->dnh_zrlock);
 493
 494         dn->dn_allocated_txg = 0;
 495         dn->dn_free_txg = 0;
 496         dn->dn_assigned_txg = 0;
 497
 498         dn->dn_dirtyctx = 0;
 499         if (dn->dn_dirtyctx_firstset != NULL) {
 500                 kmem_free(dn->dn_dirtyctx_firstset, 1);
 501                 dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 502         }
 503         if (dn->dn_bonus != NULL) {
 504                 mutex_enter(&dn->dn_bonus->db_mtx);
 505                 dbuf_destroy(dn->dn_bonus);
 506                 dn->dn_bonus = NULL;
 507         }
 508         dn->dn_zio = NULL;
 509
 510         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 511         dn->dn_oldused = 0;
 512         dn->dn_oldflags = 0;
 513         dn->dn_olduid = 0;
 514         dn->dn_oldgid = 0;
 515         dn->dn_newuid = 0;
 516         dn->dn_newgid = 0;
 517         dn->dn_id_flags = 0;
 518         dn->dn_unlisted_l0_blkid = 0;
 519
 520         dmu_zfetch_fini(&dn->dn_zfetch);
 521         kmem_cache_free(dnode_cache, dn);
 522         arc_space_return(sizeof (dnode_t), ARC_SPACE_DNODE);
 523
 524         if (complete_os_eviction)
 525                 dmu_objset_evict_done(os);
 526 }
 527
 528 void
 529 dnode_allocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize, int ibs,
 530     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots, dmu_tx_t *tx)
 531 {
 532         int i;
 533
 534         ASSERT3U(dn_slots, >, 0);
 535         ASSERT3U(dn_slots << DNODE_SHIFT, <=,
 536             spa_maxdnodesize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
 537         ASSERT3U(blocksize, <=,
 538             spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
 539         if (blocksize == 0)
 540                 blocksize = 1 << zfs_default_bs;
 541         else
 542                 blocksize = P2ROUNDUP(blocksize, SPA_MINBLOCKSIZE);
 543
 544         if (ibs == 0)
 545                 ibs = zfs_default_ibs;
 546
 547         ibs = MIN(MAX(ibs, DN_MIN_INDBLKSHIFT), DN_MAX_INDBLKSHIFT);
 548
 549         dprintf("os=%p obj=%llu txg=%llu blocksize=%d ibs=%d dn_slots=%d\n",
 550             dn->dn_objset, dn->dn_object, tx->tx_txg, blocksize, ibs, dn_slots);
 551
 552         ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_NONE);
 553         ASSERT(bcmp(dn->dn_phys, &dnode_phys_zero, sizeof (dnode_phys_t)) == 0);
 554         ASSERT(dn->dn_phys->dn_type == DMU_OT_NONE);
 555         ASSERT(ot != DMU_OT_NONE);
 556         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(ot));
 557         ASSERT((bonustype == DMU_OT_NONE && bonuslen == 0) ||
 558             (bonustype == DMU_OT_SA && bonuslen == 0) ||
 559             (bonustype != DMU_OT_NONE && bonuslen != 0));
 560         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(bonustype));
 561         ASSERT3U(bonuslen, <=, DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn_slots));
 562         ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_NONE);
 563         ASSERT0(dn->dn_maxblkid);
 564         ASSERT0(dn->dn_allocated_txg);
 565         ASSERT0(dn->dn_assigned_txg);
 566         ASSERT(refcount_is_zero(&dn->dn_tx_holds));
 567         ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), <=, 1);
 568         ASSERT(avl_is_empty(&dn->dn_dbufs));
 569
 570         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 571                 ASSERT0(dn->dn_next_nblkptr[i]);
 572                 ASSERT0(dn->dn_next_nlevels[i]);
 573                 ASSERT0(dn->dn_next_indblkshift[i]);
 574                 ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[i]);
 575                 ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[i]);
 576                 ASSERT0(dn->dn_rm_spillblk[i]);
 577                 ASSERT0(dn->dn_next_blksz[i]);
 578                 ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_dirty_link[i]));
 579                 ASSERT3P(list_head(&dn->dn_dirty_records[i]), ==, NULL);
 580                 ASSERT3P(dn->dn_free_ranges[i], ==, NULL);
 581         }
 582
 583         dn->dn_type = ot;
 584         dnode_setdblksz(dn, blocksize);
 585         dn->dn_indblkshift = ibs;
 586         dn->dn_nlevels = 1;
 587         dn->dn_num_slots = dn_slots;
 588         if (bonustype == DMU_OT_SA) /* Maximize bonus space for SA */
 589                 dn->dn_nblkptr = 1;
 590         else {
 591                 dn->dn_nblkptr = MIN(DN_MAX_NBLKPTR,
 592                     1 + ((DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn_slots) - bonuslen) >>
 593                     SPA_BLKPTRSHIFT));
 594         }
 595
 596         dn->dn_bonustype = bonustype;
 597         dn->dn_bonuslen = bonuslen;
 598         dn->dn_checksum = ZIO_CHECKSUM_INHERIT;
 599         dn->dn_compress = ZIO_COMPRESS_INHERIT;
 600         dn->dn_dirtyctx = 0;
 601
 602         dn->dn_free_txg = 0;
 603         if (dn->dn_dirtyctx_firstset) {
 604                 kmem_free(dn->dn_dirtyctx_firstset, 1);
 605                 dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 606         }
 607
 608         dn->dn_allocated_txg = tx->tx_txg;
 609         dn->dn_id_flags = 0;
 610
 611         dnode_setdirty(dn, tx);
 612         dn->dn_next_indblkshift[tx->tx_txg & TXG_MASK] = ibs;
 613         dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonuslen;
 614         dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonustype;
 615         dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_datablksz;
 616 }
 617
 618 void
 619 dnode_reallocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize,
 620     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots, dmu_tx_t *tx)
 621 {
 622         int nblkptr;
 623
 624         ASSERT3U(blocksize, >=, SPA_MINBLOCKSIZE);
 625         ASSERT3U(blocksize, <=,
 626             spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
 627         ASSERT0(blocksize % SPA_MINBLOCKSIZE);
 628         ASSERT(dn->dn_object != DMU_META_DNODE_OBJECT || dmu_tx_private_ok(tx));
 629         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
 630         ASSERT((bonustype == DMU_OT_NONE && bonuslen == 0) ||
 631             (bonustype != DMU_OT_NONE && bonuslen != 0) ||
 632             (bonustype == DMU_OT_SA && bonuslen == 0));
 633         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(bonustype));
 634         ASSERT3U(bonuslen, <=,
 635                 DN_BONUS_SIZE(spa_maxdnodesize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset))));
 636
 637         dn_slots = dn_slots > 0 ? dn_slots : DNODE_MIN_SLOTS;
 638
 639         /* clean up any unreferenced dbufs */
 640         dnode_evict_dbufs(dn);
 641
 642         dn->dn_id_flags = 0;
 643
 644         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 645         dnode_setdirty(dn, tx);
 646         if (dn->dn_datablksz != blocksize) {
 647                 /* change blocksize */
 648                 ASSERT(dn->dn_maxblkid == 0 &&
 649                     (BP_IS_HOLE(&dn->dn_phys->dn_blkptr[0]) ||
 650                     dnode_block_freed(dn, 0)));
 651                 dnode_setdblksz(dn, blocksize);
 652                 dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg&TXG_MASK] = blocksize;
 653         }
 654         if (dn->dn_bonuslen != bonuslen)
 655                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg&TXG_MASK] = bonuslen;
 656
 657         if (bonustype == DMU_OT_SA) /* Maximize bonus space for SA */
 658                 nblkptr = 1;
 659         else
 660                 nblkptr = MIN(DN_MAX_NBLKPTR,
 661                     1 + ((DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn_slots) - bonuslen) >>
 662                     SPA_BLKPTRSHIFT));
 663         if (dn->dn_bonustype != bonustype)
 664                 dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg&TXG_MASK] = bonustype;
 665         if (dn->dn_nblkptr != nblkptr)
 666                 dn->dn_next_nblkptr[tx->tx_txg&TXG_MASK] = nblkptr;
 667         if (dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) {
 668                 dbuf_rm_spill(dn, tx);
 669                 dnode_rm_spill(dn, tx);
 670         }
 671         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 672
 673         /* change type */
 674         dn->dn_type = ot;
 675
 676         /* change bonus size and type */
 677         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
 678         dn->dn_bonustype = bonustype;
 679         dn->dn_bonuslen = bonuslen;
 680         dn->dn_num_slots = dn_slots;
 681         dn->dn_nblkptr = nblkptr;
 682         dn->dn_checksum = ZIO_CHECKSUM_INHERIT;
 683         dn->dn_compress = ZIO_COMPRESS_INHERIT;
 684         ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, <=, DN_MAX_NBLKPTR);
 685
 686         /* fix up the bonus db_size */
 687         if (dn->dn_bonus) {
 688                 dn->dn_bonus->db.db_size =
 689                     DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots) -
 690                     (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t);
 691                 ASSERT(dn->dn_bonuslen <= dn->dn_bonus->db.db_size);
 692         }
 693
 694         dn->dn_allocated_txg = tx->tx_txg;
 695         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
 696 }
 697
 698 #ifdef  _KERNEL
 699 #ifdef  DNODE_STATS
 700 static struct {
 701         uint64_t dms_dnode_invalid;
 702         uint64_t dms_dnode_recheck1;
 703         uint64_t dms_dnode_recheck2;
 704         uint64_t dms_dnode_special;
 705         uint64_t dms_dnode_handle;
 706         uint64_t dms_dnode_rwlock;
 707         uint64_t dms_dnode_active;
 708 } dnode_move_stats;
 709 #endif  /* DNODE_STATS */
 710
 711 static void
 712 dnode_move_impl(dnode_t *odn, dnode_t *ndn)
 713 {
 714         int i;
 715
 716         ASSERT(!RW_LOCK_HELD(&odn->dn_struct_rwlock));
 717         ASSERT(MUTEX_NOT_HELD(&odn->dn_mtx));
 718         ASSERT(MUTEX_NOT_HELD(&odn->dn_dbufs_mtx));
 719         ASSERT(!RW_LOCK_HELD(&odn->dn_zfetch.zf_rwlock));
 720
 721         /* Copy fields. */
 722         ndn->dn_objset = odn->dn_objset;
 723         ndn->dn_object = odn->dn_object;
 724         ndn->dn_dbuf = odn->dn_dbuf;
 725         ndn->dn_handle = odn->dn_handle;
 726         ndn->dn_phys = odn->dn_phys;
 727         ndn->dn_type = odn->dn_type;
 728         ndn->dn_bonuslen = odn->dn_bonuslen;
 729         ndn->dn_bonustype = odn->dn_bonustype;
 730         ndn->dn_nblkptr = odn->dn_nblkptr;
 731         ndn->dn_checksum = odn->dn_checksum;
 732         ndn->dn_compress = odn->dn_compress;
 733         ndn->dn_nlevels = odn->dn_nlevels;
 734         ndn->dn_indblkshift = odn->dn_indblkshift;
 735         ndn->dn_datablkshift = odn->dn_datablkshift;
 736         ndn->dn_datablkszsec = odn->dn_datablkszsec;
 737         ndn->dn_datablksz = odn->dn_datablksz;
 738         ndn->dn_maxblkid = odn->dn_maxblkid;
 739         bcopy(&odn->dn_next_nblkptr[0], &ndn->dn_next_nblkptr[0],
 740             sizeof (odn->dn_next_nblkptr));
 741         bcopy(&odn->dn_next_nlevels[0], &ndn->dn_next_nlevels[0],
 742             sizeof (odn->dn_next_nlevels));
 743         bcopy(&odn->dn_next_indblkshift[0], &ndn->dn_next_indblkshift[0],
 744             sizeof (odn->dn_next_indblkshift));
 745         bcopy(&odn->dn_next_bonustype[0], &ndn->dn_next_bonustype[0],
 746             sizeof (odn->dn_next_bonustype));
 747         bcopy(&odn->dn_rm_spillblk[0], &ndn->dn_rm_spillblk[0],
 748             sizeof (odn->dn_rm_spillblk));
 749         bcopy(&odn->dn_next_bonuslen[0], &ndn->dn_next_bonuslen[0],
 750             sizeof (odn->dn_next_bonuslen));
 751         bcopy(&odn->dn_next_blksz[0], &ndn->dn_next_blksz[0],
 752             sizeof (odn->dn_next_blksz));
 753         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 754                 list_move_tail(&ndn->dn_dirty_records[i],
 755                     &odn->dn_dirty_records[i]);
 756         }
 757         bcopy(&odn->dn_free_ranges[0], &ndn->dn_free_ranges[0],
 758             sizeof (odn->dn_free_ranges));
 759         ndn->dn_allocated_txg = odn->dn_allocated_txg;
 760         ndn->dn_free_txg = odn->dn_free_txg;
 761         ndn->dn_assigned_txg = odn->dn_assigned_txg;
 762         ndn->dn_dirtyctx = odn->dn_dirtyctx;
 763         ndn->dn_dirtyctx_firstset = odn->dn_dirtyctx_firstset;
 764         ASSERT(refcount_count(&odn->dn_tx_holds) == 0);
 765         refcount_transfer(&ndn->dn_holds, &odn->dn_holds);
 766         ASSERT(avl_is_empty(&ndn->dn_dbufs));
 767         avl_swap(&ndn->dn_dbufs, &odn->dn_dbufs);
 768         ndn->dn_dbufs_count = odn->dn_dbufs_count;
 769         ndn->dn_unlisted_l0_blkid = odn->dn_unlisted_l0_blkid;
 770         ndn->dn_bonus = odn->dn_bonus;
 771         ndn->dn_have_spill = odn->dn_have_spill;
 772         ndn->dn_zio = odn->dn_zio;
 773         ndn->dn_oldused = odn->dn_oldused;
 774         ndn->dn_oldflags = odn->dn_oldflags;
 775         ndn->dn_olduid = odn->dn_olduid;
 776         ndn->dn_oldgid = odn->dn_oldgid;
 777         ndn->dn_newuid = odn->dn_newuid;
 778         ndn->dn_newgid = odn->dn_newgid;
 779         ndn->dn_id_flags = odn->dn_id_flags;
 780         dmu_zfetch_init(&ndn->dn_zfetch, NULL);
 781         list_move_tail(&ndn->dn_zfetch.zf_stream, &odn->dn_zfetch.zf_stream);
 782         ndn->dn_zfetch.zf_dnode = odn->dn_zfetch.zf_dnode;
 783
 784         /*
 785          * Update back pointers. Updating the handle fixes the back pointer of
 786          * every descendant dbuf as well as the bonus dbuf.
 787          */
 788         ASSERT(ndn->dn_handle->dnh_dnode == odn);
 789         ndn->dn_handle->dnh_dnode = ndn;
 790         if (ndn->dn_zfetch.zf_dnode == odn) {
 791                 ndn->dn_zfetch.zf_dnode = ndn;
 792         }
 793
 794         /*
 795          * Invalidate the original dnode by clearing all of its back pointers.
 796          */
 797         odn->dn_dbuf = NULL;
 798         odn->dn_handle = NULL;
 799         avl_create(&odn->dn_dbufs, dbuf_compare, sizeof (dmu_buf_impl_t),
 800             offsetof(dmu_buf_impl_t, db_link));
 801         odn->dn_dbufs_count = 0;
 802         odn->dn_unlisted_l0_blkid = 0;
 803         odn->dn_bonus = NULL;
 804         odn->dn_zfetch.zf_dnode = NULL;
 805
 806         /*
 807          * Set the low bit of the objset pointer to ensure that dnode_move()
 808          * recognizes the dnode as invalid in any subsequent callback.
 809          */
 810         POINTER_INVALIDATE(&odn->dn_objset);
 811
 812         /*
 813          * Satisfy the destructor.
 814          */
 815         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 816                 list_create(&odn->dn_dirty_records[i],
 817                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
 818                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
 819                 odn->dn_free_ranges[i] = NULL;
 820                 odn->dn_next_nlevels[i] = 0;
 821                 odn->dn_next_indblkshift[i] = 0;
 822                 odn->dn_next_bonustype[i] = 0;
 823                 odn->dn_rm_spillblk[i] = 0;
 824                 odn->dn_next_bonuslen[i] = 0;
 825                 odn->dn_next_blksz[i] = 0;
 826         }
 827         odn->dn_allocated_txg = 0;
 828         odn->dn_free_txg = 0;
 829         odn->dn_assigned_txg = 0;
 830         odn->dn_dirtyctx = 0;
 831         odn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 832         odn->dn_have_spill = B_FALSE;
 833         odn->dn_zio = NULL;
 834         odn->dn_oldused = 0;
 835         odn->dn_oldflags = 0;
 836         odn->dn_olduid = 0;
 837         odn->dn_oldgid = 0;
 838         odn->dn_newuid = 0;
 839         odn->dn_newgid = 0;
 840         odn->dn_id_flags = 0;
 841
 842         /*
 843          * Mark the dnode.
 844          */
 845         ndn->dn_moved = 1;
 846         odn->dn_moved = (uint8_t)-1;
 847 }
 848
 849 /*ARGSUSED*/
 850 static kmem_cbrc_t
 851 dnode_move(void *buf, void *newbuf, size_t size, void *arg)
 852 {
 853         dnode_t *odn = buf, *ndn = newbuf;
 854         objset_t *os;
 855         int64_t refcount;
 856         uint32_t dbufs;
 857
 858         /*
 859          * The dnode is on the objset's list of known dnodes if the objset
 860          * pointer is valid. We set the low bit of the objset pointer when
 861          * freeing the dnode to invalidate it, and the memory patterns written
 862          * by kmem (baddcafe and deadbeef) set at least one of the two low bits.
 863          * A newly created dnode sets the objset pointer last of all to indicate
 864          * that the dnode is known and in a valid state to be moved by this
 865          * function.
 866          */
 867         os = odn->dn_objset;
 868         if (!POINTER_IS_VALID(os)) {
 869                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_invalid);
 870                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 871         }
 872
 873         /*
 874          * Ensure that the objset does not go away during the move.
 875          */
 876         rw_enter(&os_lock, RW_WRITER);
 877         if (os != odn->dn_objset) {
 878                 rw_exit(&os_lock);
 879                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_recheck1);
 880                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 881         }
 882
 883         /*
 884          * If the dnode is still valid, then so is the objset. We know that no
 885          * valid objset can be freed while we hold os_lock, so we can safely
 886          * ensure that the objset remains in use.
 887          */
 888         mutex_enter(&os->os_lock);
 889
 890         /*
 891          * Recheck the objset pointer in case the dnode was removed just before
 892          * acquiring the lock.
 893          */
 894         if (os != odn->dn_objset) {
 895                 mutex_exit(&os->os_lock);
 896                 rw_exit(&os_lock);
 897                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_recheck2);
 898                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 899         }
 900
 901         /*
 902          * At this point we know that as long as we hold os->os_lock, the dnode
 903          * cannot be freed and fields within the dnode can be safely accessed.
 904          * The objset listing this dnode cannot go away as long as this dnode is
 905          * on its list.
 906          */
 907         rw_exit(&os_lock);
 908         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(odn->dn_object)) {
 909                 mutex_exit(&os->os_lock);
 910                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_special);
 911                 return (KMEM_CBRC_NO);
 912         }
 913         ASSERT(odn->dn_dbuf != NULL); /* only "special" dnodes have no parent */
 914
 915         /*
 916          * Lock the dnode handle to prevent the dnode from obtaining any new
 917          * holds. This also prevents the descendant dbufs and the bonus dbuf
 918          * from accessing the dnode, so that we can discount their holds. The
 919          * handle is safe to access because we know that while the dnode cannot
 920          * go away, neither can its handle. Once we hold dnh_zrlock, we can
 921          * safely move any dnode referenced only by dbufs.
 922          */
 923         if (!zrl_tryenter(&odn->dn_handle->dnh_zrlock)) {
 924                 mutex_exit(&os->os_lock);
 925                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_handle);
 926                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 927         }
 928
 929         /*
 930          * Ensure a consistent view of the dnode's holds and the dnode's dbufs.
 931          * We need to guarantee that there is a hold for every dbuf in order to
 932          * determine whether the dnode is actively referenced. Falsely matching
 933          * a dbuf to an active hold would lead to an unsafe move. It's possible
 934          * that a thread already having an active dnode hold is about to add a
 935          * dbuf, and we can't compare hold and dbuf counts while the add is in
 936          * progress.
 937          */
 938         if (!rw_tryenter(&odn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER)) {
 939                 zrl_exit(&odn->dn_handle->dnh_zrlock);
 940                 mutex_exit(&os->os_lock);
 941                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_rwlock);
 942                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 943         }
 944
 945         /*
 946          * A dbuf may be removed (evicted) without an active dnode hold. In that
 947          * case, the dbuf count is decremented under the handle lock before the
 948          * dbuf's hold is released. This order ensures that if we count the hold
 949          * after the dbuf is removed but before its hold is released, we will
 950          * treat the unmatched hold as active and exit safely. If we count the
 951          * hold before the dbuf is removed, the hold is discounted, and the
 952          * removal is blocked until the move completes.
 953          */
 954         refcount = refcount_count(&odn->dn_holds);
 955         ASSERT(refcount >= 0);
 956         dbufs = odn->dn_dbufs_count;
 957
 958         /* We can't have more dbufs than dnode holds. */
 959         ASSERT3U(dbufs, <=, refcount);
 960         DTRACE_PROBE3(dnode__move, dnode_t *, odn, int64_t, refcount,
 961             uint32_t, dbufs);
 962
 963         if (refcount > dbufs) {
 964                 rw_exit(&odn->dn_struct_rwlock);
 965                 zrl_exit(&odn->dn_handle->dnh_zrlock);
 966                 mutex_exit(&os->os_lock);
 967                 DNODE_STAT_ADD(dnode_move_stats.dms_dnode_active);
 968                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 969         }
 970
 971         rw_exit(&odn->dn_struct_rwlock);
 972
 973         /*
 974          * At this point we know that anyone with a hold on the dnode is not
 975          * actively referencing it. The dnode is known and in a valid state to
 976          * move. We're holding the locks needed to execute the critical section.
 977          */
 978         dnode_move_impl(odn, ndn);
 979
 980         list_link_replace(&odn->dn_link, &ndn->dn_link);
 981         /* If the dnode was safe to move, the refcount cannot have changed. */
 982         ASSERT(refcount == refcount_count(&ndn->dn_holds));
 983         ASSERT(dbufs == ndn->dn_dbufs_count);
 984         zrl_exit(&ndn->dn_handle->dnh_zrlock); /* handle has moved */
 985         mutex_exit(&os->os_lock);
 986
 987         return (KMEM_CBRC_YES);
 988 }
 989 #endif  /* _KERNEL */
 990
 991 void
 992 dnode_special_close(dnode_handle_t *dnh)
 993 {
 994         dnode_t *dn = dnh->dnh_dnode;
 995
 996         /*
 997          * Wait for final references to the dnode to clear.  This can
 998          * only happen if the arc is asyncronously evicting state that
 999          * has a hold on this dnode while we are trying to evict this
1000          * dnode.
1001          */
1002         while (refcount_count(&dn->dn_holds) > 0)
1003                 delay(1);
1004         ASSERT(dn->dn_dbuf == NULL ||
1005             dmu_buf_get_user(&dn->dn_dbuf->db) == NULL);
1006         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1007         dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() */
1008         zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
1009         dnh->dnh_dnode = NULL;
1010 }
1011
1012 void
1013 dnode_special_open(objset_t *os, dnode_phys_t *dnp, uint64_t object,
1014     dnode_handle_t *dnh)
1015 {
1016         dnode_t *dn;
1017
1018         dn = dnode_create(os, dnp, NULL, object, dnh);
1019         zrl_init(&dnh->dnh_zrlock);
1020         DNODE_VERIFY(dn);
1021 }
1022
1023 static void
1024 dnode_buf_pageout(void *dbu)
1025 {
1026         dnode_children_t *children_dnodes = dbu;
1027         int i;
1028
1029         for (i = 0; i < children_dnodes->dnc_count; i++) {
1030                 dnode_handle_t *dnh = &children_dnodes->dnc_children[i];
1031                 dnode_t *dn;
1032
1033                 /*
1034                  * The dnode handle lock guards against the dnode moving to
1035                  * another valid address, so there is no need here to guard
1036                  * against changes to or from NULL.
1037                  */
1038                 if (dnh->dnh_dnode == NULL) {
1039                         zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
1040                         continue;
1041                 }
1042
1043                 zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1044                 dn = dnh->dnh_dnode;
1045                 /*
1046                  * If there are holds on this dnode, then there should
1047                  * be holds on the dnode's containing dbuf as well; thus
1048                  * it wouldn't be eligible for eviction and this function
1049                  * would not have been called.
1050                  */
1051                 ASSERT(refcount_is_zero(&dn->dn_holds));
1052                 ASSERT(refcount_is_zero(&dn->dn_tx_holds));
1053
1054                 dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() */
1055                 zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
1056                 dnh->dnh_dnode = NULL;
1057         }
1058         kmem_free(children_dnodes, sizeof (dnode_children_t) +
1059             children_dnodes->dnc_count * sizeof (dnode_handle_t));
1060 }
1061
1062 /*
1063  * Return true if the given index is interior to a dnode already
1064  * allocated in the block. That is, the index is neither free nor
1065  * allocated, but is consumed by a large dnode.
1066  *
1067  * The dnode_phys_t buffer may not be in sync with the in-core dnode
1068  * structure, so we try to check the dnode structure first and fall back
1069  * to the dnode_phys_t buffer it doesn't exist.
1070  */
1071 static boolean_t
1072 dnode_is_consumed(dmu_buf_impl_t *db, int idx)
1073 {
1074         dnode_handle_t *dnh;
1075         dmu_object_type_t ot;
1076         dnode_children_t *children_dnodes;
1077         dnode_phys_t *dn_block;
1078         int skip;
1079         int i;
1080
1081         children_dnodes = dmu_buf_get_user(&db->db);
1082         dn_block = (dnode_phys_t *)db->db.db_data;
1083
1084         for (i = 0; i < idx; i += skip) {
1085                 dnh = &children_dnodes->dnc_children[i];
1086
1087                 zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1088                 if (dnh->dnh_dnode != NULL) {
1089                         ot = dnh->dnh_dnode->dn_type;
1090                         skip = dnh->dnh_dnode->dn_num_slots;
1091                 } else {
1092                         ot = dn_block[i].dn_type;
1093                         skip = dn_block[i].dn_extra_slots + 1;
1094                 }
1095                 zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1096
1097                 if (ot == DMU_OT_NONE)
1098                         skip = 1;
1099         }
1100
1101         return (i > idx);
1102 }
1103
1104 /*
1105  * Return true if the given index in the dnode block is a valid
1106  * allocated dnode. That is, the index is not consumed by a large
1107  * dnode and is not free.
1108  *
1109  * The dnode_phys_t buffer may not be in sync with the in-core dnode
1110  * structure, so we try to check the dnode structure first and fall back
1111  * to the dnode_phys_t buffer it doesn't exist.
1112  */
1113 static boolean_t
1114 dnode_is_allocated(dmu_buf_impl_t *db, int idx)
1115 {
1116         dnode_handle_t *dnh;
1117         dmu_object_type_t ot;
1118         dnode_children_t *children_dnodes;
1119         dnode_phys_t *dn_block;
1120
1121         if (dnode_is_consumed(db, idx))
1122                 return (B_FALSE);
1123
1124         children_dnodes = dmu_buf_get_user(&db->db);
1125         dn_block = (dnode_phys_t *)db->db.db_data;
1126
1127         dnh = &children_dnodes->dnc_children[idx];
1128
1129         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1130         if (dnh->dnh_dnode != NULL)
1131                 ot = dnh->dnh_dnode->dn_type;
1132         else
1133                 ot = dn_block[idx].dn_type;
1134         zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1135
1136         return (ot != DMU_OT_NONE);
1137 }
1138
1139 /*
1140  * Return true if the given range of indices in the dnode block are
1141  * free. That is, the starting index is not consumed by a large dnode
1142  * and none of the indices are allocated.
1143  *
1144  * The dnode_phys_t buffer may not be in sync with the in-core dnode
1145  * structure, so we try to check the dnode structure first and fall back
1146  * to the dnode_phys_t buffer it doesn't exist.
1147  */
1148 static boolean_t
1149 dnode_is_free(dmu_buf_impl_t *db, int idx, int slots)
1150 {
1151         dnode_handle_t *dnh;
1152         dmu_object_type_t ot;
1153         dnode_children_t *children_dnodes;
1154         dnode_phys_t *dn_block;
1155         int i;
1156
1157         if (idx + slots > DNODES_PER_BLOCK)
1158                 return (B_FALSE);
1159
1160         children_dnodes = dmu_buf_get_user(&db->db);
1161         dn_block = (dnode_phys_t *)db->db.db_data;
1162
1163         if (dnode_is_consumed(db, idx))
1164                 return (B_FALSE);
1165
1166         for (i = idx; i < idx + slots; i++) {
1167                 dnh = &children_dnodes->dnc_children[i];
1168
1169                 zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1170                 if (dnh->dnh_dnode != NULL)
1171                         ot = dnh->dnh_dnode->dn_type;
1172                 else
1173                         ot = dn_block[i].dn_type;
1174                 zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1175
1176                 if (ot != DMU_OT_NONE)
1177                         return (B_FALSE);
1178         }
1179
1180         return (B_TRUE);
1181 }
1182
1183 /*
1184  * errors:
1185  * EINVAL - invalid object number.
1186  * ENOSPC - hole too small to fulfill "slots" request
1187  * EIO - i/o error.
1188  * succeeds even for free dnodes.
1189  */
1190 int
1191 dnode_hold_impl(objset_t *os, uint64_t object, int flag, int slots,
1192     void *tag, dnode_t **dnp)
1193 {
1194         int epb, idx, err, i;
1195         int drop_struct_lock = FALSE;
1196         int type;
1197         uint64_t blk;
1198         dnode_t *mdn, *dn;
1199         dmu_buf_impl_t *db;
1200         dnode_children_t *children_dnodes;
1201         dnode_phys_t *dn_block_begin;
1202         dnode_handle_t *dnh;
1203
1204         ASSERT(!(flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) || (slots == 0));
1205         ASSERT(!(flag & DNODE_MUST_BE_FREE) || (slots > 0));
1206
1207         /*
1208          * If you are holding the spa config lock as writer, you shouldn't
1209          * be asking the DMU to do *anything* unless it's the root pool
1210          * which may require us to read from the root filesystem while
1211          * holding some (not all) of the locks as writer.
1212          */
1213         ASSERT(spa_config_held(os->os_spa, SCL_ALL, RW_WRITER) == 0 ||
1214             (spa_is_root(os->os_spa) &&
1215             spa_config_held(os->os_spa, SCL_STATE, RW_WRITER)));
1216
1217         if (object == DMU_USERUSED_OBJECT || object == DMU_GROUPUSED_OBJECT) {
1218                 dn = (object == DMU_USERUSED_OBJECT) ?
1219                     DMU_USERUSED_DNODE(os) : DMU_GROUPUSED_DNODE(os);
1220                 if (dn == NULL)
1221                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1222                 type = dn->dn_type;
1223                 if ((flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) && type == DMU_OT_NONE)
1224                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1225                 if ((flag & DNODE_MUST_BE_FREE) && type != DMU_OT_NONE)
1226                         return (SET_ERROR(EEXIST));
1227                 DNODE_VERIFY(dn);
1228                 (void) refcount_add(&dn->dn_holds, tag);
1229                 *dnp = dn;
1230                 return (0);
1231         }
1232
1233         if (object == 0 || object >= DN_MAX_OBJECT)
1234                 return (SET_ERROR(EINVAL));
1235
1236         mdn = DMU_META_DNODE(os);
1237         ASSERT(mdn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT);
1238
1239         DNODE_VERIFY(mdn);
1240
1241         if (!RW_WRITE_HELD(&mdn->dn_struct_rwlock)) {
1242                 rw_enter(&mdn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
1243                 drop_struct_lock = TRUE;
1244         }
1245
1246         blk = dbuf_whichblock(mdn, 0, object * sizeof (dnode_phys_t));
1247
1248         db = dbuf_hold(mdn, blk, FTAG);
1249         if (drop_struct_lock)
1250                 rw_exit(&mdn->dn_struct_rwlock);
1251         if (db == NULL)
1252                 return (SET_ERROR(EIO));
1253         err = dbuf_read(db, NULL, DB_RF_CANFAIL);
1254         if (err) {
1255                 dbuf_rele(db, FTAG);
1256                 return (err);
1257         }
1258
1259         ASSERT3U(db->db.db_size, >=, 1<<DNODE_SHIFT);
1260         epb = db->db.db_size >> DNODE_SHIFT;
1261
1262         ASSERT(DB_DNODE(db)->dn_type == DMU_OT_DNODE);
1263         children_dnodes = dmu_buf_get_user(&db->db);
1264         if (children_dnodes == NULL) {
1265                 dnode_children_t *winner;
1266                 children_dnodes = kmem_zalloc(sizeof (dnode_children_t) +
1267                     epb * sizeof (dnode_handle_t), KM_SLEEP);
1268                 children_dnodes->dnc_count = epb;
1269                 dnh = &children_dnodes->dnc_children[0];
1270                 for (i = 0; i < epb; i++) {
1271                         zrl_init(&dnh[i].dnh_zrlock);
1272                 }
1273                 dmu_buf_init_user(&children_dnodes->dnc_dbu,
1274                     dnode_buf_pageout, NULL);
1275                 winner = dmu_buf_set_user(&db->db, &children_dnodes->dnc_dbu);
1276                 if (winner != NULL) {
1277
1278                         for (i = 0; i < epb; i++) {
1279                                 zrl_destroy(&dnh[i].dnh_zrlock);
1280                         }
1281
1282                         kmem_free(children_dnodes, sizeof (dnode_children_t) +
1283                             epb * sizeof (dnode_handle_t));
1284                         children_dnodes = winner;
1285                 }
1286         }
1287         ASSERT(children_dnodes->dnc_count == epb);
1288
1289         idx = object & (epb - 1);
1290         dn_block_begin = (dnode_phys_t *)db->db.db_data;
1291
1292         if ((flag & DNODE_MUST_BE_FREE) && !dnode_is_free(db, idx, slots)) {
1293                 dbuf_rele(db, FTAG);
1294                 return (ENOSPC);
1295         } else if ((flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) &&
1296             !dnode_is_allocated(db, idx)) {
1297                 dbuf_rele(db, FTAG);
1298                 return (ENOENT);
1299         }
1300
1301         dnh = &children_dnodes->dnc_children[idx];
1302         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1303         dn = dnh->dnh_dnode;
1304         if (dn == NULL)
1305                 dn = dnode_create(os, dn_block_begin + idx, db, object, dnh);
1306
1307         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1308         type = dn->dn_type;
1309         if (dn->dn_free_txg ||
1310             ((flag & DNODE_MUST_BE_FREE) && !refcount_is_zero(&dn->dn_holds))) {
1311                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1312                 zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1313                 dbuf_rele(db, FTAG);
1314                 return (type == DMU_OT_NONE ? ENOENT : EEXIST);
1315         }
1316         if (refcount_add(&dn->dn_holds, tag) == 1)
1317                 dbuf_add_ref(db, dnh);
1318         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1319
1320         /* Now we can rely on the hold to prevent the dnode from moving. */
1321         zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1322
1323         DNODE_VERIFY(dn);
1324         ASSERT3P(dn->dn_dbuf, ==, db);
1325         ASSERT3U(dn->dn_object, ==, object);
1326         dbuf_rele(db, FTAG);
1327
1328         *dnp = dn;
1329         return (0);
1330 }
1331
1332 /*
1333  * Return held dnode if the object is allocated, NULL if not.
1334  */
1335 int
1336 dnode_hold(objset_t *os, uint64_t object, void *tag, dnode_t **dnp)
1337 {
1338         return (dnode_hold_impl(os, object, DNODE_MUST_BE_ALLOCATED, 0, tag,
1339             dnp));
1340 }
1341
1342 /*
1343  * Can only add a reference if there is already at least one
1344  * reference on the dnode.  Returns FALSE if unable to add a
1345  * new reference.
1346  */
1347 boolean_t
1348 dnode_add_ref(dnode_t *dn, void *tag)
1349 {
1350         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1351         if (refcount_is_zero(&dn->dn_holds)) {
1352                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1353                 return (FALSE);
1354         }
1355         VERIFY(1 < refcount_add(&dn->dn_holds, tag));
1356         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1357         return (TRUE);
1358 }
1359
1360 void
1361 dnode_rele(dnode_t *dn, void *tag)
1362 {
1363         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1364         dnode_rele_and_unlock(dn, tag);
1365 }
1366
1367 void
1368 dnode_rele_and_unlock(dnode_t *dn, void *tag)
1369 {
1370         uint64_t refs;
1371         /* Get while the hold prevents the dnode from moving. */
1372         dmu_buf_impl_t *db = dn->dn_dbuf;
1373         dnode_handle_t *dnh = dn->dn_handle;
1374
1375         refs = refcount_remove(&dn->dn_holds, tag);
1376         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1377
1378         /*
1379          * It's unsafe to release the last hold on a dnode by dnode_rele() or
1380          * indirectly by dbuf_rele() while relying on the dnode handle to
1381          * prevent the dnode from moving, since releasing the last hold could
1382          * result in the dnode's parent dbuf evicting its dnode handles. For
1383          * that reason anyone calling dnode_rele() or dbuf_rele() without some
1384          * other direct or indirect hold on the dnode must first drop the dnode
1385          * handle.
1386          */
1387         ASSERT(refs > 0 || dnh->dnh_zrlock.zr_owner != curthread);
1388
1389         /* NOTE: the DNODE_DNODE does not have a dn_dbuf */
1390         if (refs == 0 && db != NULL) {
1391                 /*
1392                  * Another thread could add a hold to the dnode handle in
1393                  * dnode_hold_impl() while holding the parent dbuf. Since the
1394                  * hold on the parent dbuf prevents the handle from being
1395                  * destroyed, the hold on the handle is OK. We can't yet assert
1396                  * that the handle has zero references, but that will be
1397                  * asserted anyway when the handle gets destroyed.
1398                  */
1399                 dbuf_rele(db, dnh);
1400         }
1401 }
1402
1403 void
1404 dnode_setdirty(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
1405 {
1406         objset_t *os = dn->dn_objset;
1407         uint64_t txg = tx->tx_txg;
1408
1409         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object)) {
1410                 dsl_dataset_dirty(os->os_dsl_dataset, tx);
1411                 return;
1412         }
1413
1414         DNODE_VERIFY(dn);
1415
1416 #ifdef ZFS_DEBUG
1417         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1418         ASSERT(dn->dn_phys->dn_type || dn->dn_allocated_txg);
1419         ASSERT(dn->dn_free_txg == 0 || dn->dn_free_txg >= txg);
1420         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1421 #endif
1422
1423         /*
1424          * Determine old uid/gid when necessary
1425          */
1426         dmu_objset_userquota_get_ids(dn, B_TRUE, tx);
1427
1428         mutex_enter(&os->os_lock);
1429
1430         /*
1431          * If we are already marked dirty, we're done.
1432          */
1433         if (list_link_active(&dn->dn_dirty_link[txg & TXG_MASK])) {
1434                 mutex_exit(&os->os_lock);
1435                 return;
1436         }
1437
1438         ASSERT(!refcount_is_zero(&dn->dn_holds) ||
1439             !avl_is_empty(&dn->dn_dbufs));
1440         ASSERT(dn->dn_datablksz != 0);
1441         ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[txg&TXG_MASK]);
1442         ASSERT0(dn->dn_next_blksz[txg&TXG_MASK]);
1443         ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[txg&TXG_MASK]);
1444
1445         dprintf_ds(os->os_dsl_dataset, "obj=%llu txg=%llu\n",
1446             dn->dn_object, txg);
1447
1448         if (dn->dn_free_txg > 0 && dn->dn_free_txg <= txg) {
1449                 list_insert_tail(&os->os_free_dnodes[txg&TXG_MASK], dn);
1450         } else {
1451                 list_insert_tail(&os->os_dirty_dnodes[txg&TXG_MASK], dn);
1452         }
1453
1454         mutex_exit(&os->os_lock);
1455
1456         /*
1457          * The dnode maintains a hold on its containing dbuf as
1458          * long as there are holds on it.  Each instantiated child
1459          * dbuf maintains a hold on the dnode.  When the last child
1460          * drops its hold, the dnode will drop its hold on the
1461          * containing dbuf. We add a "dirty hold" here so that the
1462          * dnode will hang around after we finish processing its
1463          * children.
1464          */
1465         VERIFY(dnode_add_ref(dn, (void *)(uintptr_t)tx->tx_txg));
1466
1467         (void) dbuf_dirty(dn->dn_dbuf, tx);
1468
1469         dsl_dataset_dirty(os->os_dsl_dataset, tx);
1470 }
1471
1472 void
1473 dnode_free(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
1474 {
1475         int txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1476
1477         dprintf("dn=%p txg=%llu\n", dn, tx->tx_txg);
1478
1479         /* we should be the only holder... hopefully */
1480         /* ASSERT3U(refcount_count(&dn->dn_holds), ==, 1); */
1481
1482         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1483         if (dn->dn_type == DMU_OT_NONE || dn->dn_free_txg) {
1484                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1485                 return;
1486         }
1487         dn->dn_free_txg = tx->tx_txg;
1488         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1489
1490         /*
1491          * If the dnode is already dirty, it needs to be moved from
1492          * the dirty list to the free list.
1493          */
1494         mutex_enter(&dn->dn_objset->os_lock);
1495         if (list_link_active(&dn->dn_dirty_link[txgoff])) {
1496                 list_remove(&dn->dn_objset->os_dirty_dnodes[txgoff], dn);
1497                 list_insert_tail(&dn->dn_objset->os_free_dnodes[txgoff], dn);
1498                 mutex_exit(&dn->dn_objset->os_lock);
1499         } else {
1500                 mutex_exit(&dn->dn_objset->os_lock);
1501                 dnode_setdirty(dn, tx);
1502         }
1503 }
1504
1505 /*
1506  * Try to change the block size for the indicated dnode.  This can only
1507  * succeed if there are no blocks allocated or dirty beyond first block
1508  */
1509 int
1510 dnode_set_blksz(dnode_t *dn, uint64_t size, int ibs, dmu_tx_t *tx)
1511 {
1512         dmu_buf_impl_t *db;
1513         int err;
1514
1515         ASSERT3U(size, <=, spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
1516         if (size == 0)
1517                 size = SPA_MINBLOCKSIZE;
1518         else
1519                 size = P2ROUNDUP(size, SPA_MINBLOCKSIZE);
1520
1521         if (ibs == dn->dn_indblkshift)
1522                 ibs = 0;
1523
1524         if (size >> SPA_MINBLOCKSHIFT == dn->dn_datablkszsec && ibs == 0)
1525                 return (0);
1526
1527         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1528
1529         /* Check for any allocated blocks beyond the first */
1530         if (dn->dn_maxblkid != 0)
1531                 goto fail;
1532
1533         mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
1534         for (db = avl_first(&dn->dn_dbufs); db != NULL;
1535             db = AVL_NEXT(&dn->dn_dbufs, db)) {
1536                 if (db->db_blkid != 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1537                     db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
1538                         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1539                         goto fail;
1540                 }
1541         }
1542         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1543
1544         if (ibs && dn->dn_nlevels != 1)
1545                 goto fail;
1546
1547         /* resize the old block */
1548         err = dbuf_hold_impl(dn, 0, 0, TRUE, FALSE, FTAG, &db);
1549         if (err == 0)
1550                 dbuf_new_size(db, size, tx);
1551         else if (err != ENOENT)
1552                 goto fail;
1553
1554         dnode_setdblksz(dn, size);
1555         dnode_setdirty(dn, tx);
1556         dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg&TXG_MASK] = size;
1557         if (ibs) {
1558                 dn->dn_indblkshift = ibs;
1559                 dn->dn_next_indblkshift[tx->tx_txg&TXG_MASK] = ibs;
1560         }
1561         /* rele after we have fixed the blocksize in the dnode */
1562         if (db)
1563                 dbuf_rele(db, FTAG);
1564
1565         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1566         return (0);
1567
1568 fail:
1569         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1570         return (SET_ERROR(ENOTSUP));
1571 }
1572
1573 /* read-holding callers must not rely on the lock being continuously held */
1574 void
1575 dnode_new_blkid(dnode_t *dn, uint64_t blkid, dmu_tx_t *tx, boolean_t have_read)
1576 {
1577         uint64_t txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1578         int epbs, new_nlevels;
1579         uint64_t sz;
1580
1581         ASSERT(blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1582
1583         ASSERT(have_read ?
1584             RW_READ_HELD(&dn->dn_struct_rwlock) :
1585             RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
1586
1587         /*
1588          * if we have a read-lock, check to see if we need to do any work
1589          * before upgrading to a write-lock.
1590          */
1591         if (have_read) {
1592                 if (blkid <= dn->dn_maxblkid)
1593                         return;
1594
1595                 if (!rw_tryupgrade(&dn->dn_struct_rwlock)) {
1596                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1597                         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1598                 }
1599         }
1600
1601         if (blkid <= dn->dn_maxblkid)
1602                 goto out;
1603
1604         dn->dn_maxblkid = blkid;
1605
1606         /*
1607          * Compute the number of levels necessary to support the new maxblkid.
1608          */
1609         new_nlevels = 1;
1610         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1611         for (sz = dn->dn_nblkptr;
1612             sz <= blkid && sz >= dn->dn_nblkptr; sz <<= epbs)
1613                 new_nlevels++;
1614
1615         if (new_nlevels > dn->dn_nlevels) {
1616                 int old_nlevels = dn->dn_nlevels;
1617                 dmu_buf_impl_t *db;
1618                 list_t *list;
1619                 dbuf_dirty_record_t *new, *dr, *dr_next;
1620
1621                 dn->dn_nlevels = new_nlevels;
1622
1623                 ASSERT3U(new_nlevels, >, dn->dn_next_nlevels[txgoff]);
1624                 dn->dn_next_nlevels[txgoff] = new_nlevels;
1625
1626                 /* dirty the left indirects */
1627                 db = dbuf_hold_level(dn, old_nlevels, 0, FTAG);
1628                 ASSERT(db != NULL);
1629                 new = dbuf_dirty(db, tx);
1630                 dbuf_rele(db, FTAG);
1631
1632                 /* transfer the dirty records to the new indirect */
1633                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1634                 mutex_enter(&new->dt.di.dr_mtx);
1635                 list = &dn->dn_dirty_records[txgoff];
1636                 for (dr = list_head(list); dr; dr = dr_next) {
1637                         dr_next = list_next(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
1638                         if (dr->dr_dbuf->db_level != new_nlevels-1 &&
1639                             dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1640                             dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
1641                                 ASSERT(dr->dr_dbuf->db_level == old_nlevels-1);
1642                                 list_remove(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
1643                                 list_insert_tail(&new->dt.di.dr_children, dr);
1644                                 dr->dr_parent = new;
1645                         }
1646                 }
1647                 mutex_exit(&new->dt.di.dr_mtx);
1648                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1649         }
1650
1651 out:
1652         if (have_read)
1653                 rw_downgrade(&dn->dn_struct_rwlock);
1654 }
1655
1656 static void
1657 dnode_dirty_l1(dnode_t *dn, uint64_t l1blkid, dmu_tx_t *tx)
1658 {
1659         dmu_buf_impl_t *db = dbuf_hold_level(dn, 1, l1blkid, FTAG);
1660         if (db != NULL) {
1661                 dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1662                 dbuf_rele(db, FTAG);
1663         }
1664 }
1665
1666 void
1667 dnode_free_range(dnode_t *dn, uint64_t off, uint64_t len, dmu_tx_t *tx)
1668 {
1669         dmu_buf_impl_t *db;
1670         uint64_t blkoff, blkid, nblks;
1671         int blksz, blkshift, head, tail;
1672         int trunc = FALSE;
1673         int epbs;
1674
1675         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1676         blksz = dn->dn_datablksz;
1677         blkshift = dn->dn_datablkshift;
1678         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1679
1680         if (len == DMU_OBJECT_END) {
1681                 len = UINT64_MAX - off;
1682                 trunc = TRUE;
1683         }
1684
1685         /*
1686          * First, block align the region to free:
1687          */
1688         if (ISP2(blksz)) {
1689                 head = P2NPHASE(off, blksz);
1690                 blkoff = P2PHASE(off, blksz);
1691                 if ((off >> blkshift) > dn->dn_maxblkid)
1692                         goto out;
1693         } else {
1694                 ASSERT(dn->dn_maxblkid == 0);
1695                 if (off == 0 && len >= blksz) {
1696                         /*
1697                          * Freeing the whole block; fast-track this request.
1698                          * Note that we won't dirty any indirect blocks,
1699                          * which is fine because we will be freeing the entire
1700                          * file and thus all indirect blocks will be freed
1701                          * by free_children().
1702                          */
1703                         blkid = 0;
1704                         nblks = 1;
1705                         goto done;
1706                 } else if (off >= blksz) {
1707                         /* Freeing past end-of-data */
1708                         goto out;
1709                 } else {
1710                         /* Freeing part of the block. */
1711                         head = blksz - off;
1712                         ASSERT3U(head, >, 0);
1713                 }
1714                 blkoff = off;
1715         }
1716         /* zero out any partial block data at the start of the range */
1717         if (head) {
1718                 ASSERT3U(blkoff + head, ==, blksz);
1719                 if (len < head)
1720                         head = len;
1721                 if (dbuf_hold_impl(dn, 0, dbuf_whichblock(dn, 0, off),
1722                     TRUE, FALSE, FTAG, &db) == 0) {
1723                         caddr_t data;
1724
1725                         /* don't dirty if it isn't on disk and isn't dirty */
1726                         if (db->db_last_dirty ||
1727                             (db->db_blkptr && !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
1728                                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1729                                 dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1730                                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1731                                 data = db->db.db_data;
1732                                 bzero(data + blkoff, head);
1733                         }
1734                         dbuf_rele(db, FTAG);
1735                 }
1736                 off += head;
1737                 len -= head;
1738         }
1739
1740         /* If the range was less than one block, we're done */
1741         if (len == 0)
1742                 goto out;
1743
1744         /* If the remaining range is past end of file, we're done */
1745         if ((off >> blkshift) > dn->dn_maxblkid)
1746                 goto out;
1747
1748         ASSERT(ISP2(blksz));
1749         if (trunc)
1750                 tail = 0;
1751         else
1752                 tail = P2PHASE(len, blksz);
1753
1754         ASSERT0(P2PHASE(off, blksz));
1755         /* zero out any partial block data at the end of the range */
1756         if (tail) {
1757                 if (len < tail)
1758                         tail = len;
1759                 if (dbuf_hold_impl(dn, 0, dbuf_whichblock(dn, 0, off+len),
1760                     TRUE, FALSE, FTAG, &db) == 0) {
1761                         /* don't dirty if not on disk and not dirty */
1762                         if (db->db_last_dirty ||
1763                             (db->db_blkptr && !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
1764                                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1765                                 dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1766                                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1767                                 bzero(db->db.db_data, tail);
1768                         }
1769                         dbuf_rele(db, FTAG);
1770                 }
1771                 len -= tail;
1772         }
1773
1774         /* If the range did not include a full block, we are done */
1775         if (len == 0)
1776                 goto out;
1777
1778         ASSERT(IS_P2ALIGNED(off, blksz));
1779         ASSERT(trunc || IS_P2ALIGNED(len, blksz));
1780         blkid = off >> blkshift;
1781         nblks = len >> blkshift;
1782         if (trunc)
1783                 nblks += 1;
1784
1785         /*
1786          * Dirty all the indirect blocks in this range.  Note that only
1787          * the first and last indirect blocks can actually be written
1788          * (if they were partially freed) -- they must be dirtied, even if
1789          * they do not exist on disk yet.  The interior blocks will
1790          * be freed by free_children(), so they will not actually be written.
1791          * Even though these interior blocks will not be written, we
1792          * dirty them for two reasons:
1793          *
1794          *  - It ensures that the indirect blocks remain in memory until
1795          *    syncing context.  (They have already been prefetched by
1796          *    dmu_tx_hold_free(), so we don't have to worry about reading
1797          *    them serially here.)
1798          *
1799          *  - The dirty space accounting will put pressure on the txg sync
1800          *    mechanism to begin syncing, and to delay transactions if there
1801          *    is a large amount of freeing.  Even though these indirect
1802          *    blocks will not be written, we could need to write the same
1803          *    amount of space if we copy the freed BPs into deadlists.
1804          */
1805         if (dn->dn_nlevels > 1) {
1806                 uint64_t first, last, i, ibyte;
1807                 int shift, err;
1808
1809                 first = blkid >> epbs;
1810                 dnode_dirty_l1(dn, first, tx);
1811                 if (trunc)
1812                         last = dn->dn_maxblkid >> epbs;
1813                 else
1814                         last = (blkid + nblks - 1) >> epbs;
1815                 if (last != first)
1816                         dnode_dirty_l1(dn, last, tx);
1817
1818                 shift = dn->dn_datablkshift + dn->dn_indblkshift -
1819                     SPA_BLKPTRSHIFT;
1820                 for (i = first + 1; i < last; i++) {
1821                         /*
1822                          * Set i to the blockid of the next non-hole
1823                          * level-1 indirect block at or after i.  Note
1824                          * that dnode_next_offset() operates in terms of
1825                          * level-0-equivalent bytes.
1826                          */
1827                         ibyte = i << shift;
1828                         err = dnode_next_offset(dn, DNODE_FIND_HAVELOCK,
1829                             &ibyte, 2, 1, 0);
1830                         i = ibyte >> shift;
1831                         if (i >= last)
1832                                 break;
1833
1834                         /*
1835                          * Normally we should not see an error, either
1836                          * from dnode_next_offset() or dbuf_hold_level()
1837                          * (except for ESRCH from dnode_next_offset).
1838                          * If there is an i/o error, then when we read
1839                          * this block in syncing context, it will use
1840                          * ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED, and thus hang/panic according
1841                          * to the "failmode" property.  dnode_next_offset()
1842                          * doesn't have a flag to indicate MUSTSUCCEED.
1843                          */
1844                         if (err != 0)
1845                                 break;
1846
1847                         dnode_dirty_l1(dn, i, tx);
1848                 }
1849         }
1850
1851 done:
1852         /*
1853          * Add this range to the dnode range list.
1854          * We will finish up this free operation in the syncing phase.
1855          */
1856         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1857         {
1858         int txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1859         if (dn->dn_free_ranges[txgoff] == NULL) {
1860                 dn->dn_free_ranges[txgoff] =
1861                     range_tree_create(NULL, NULL, &dn->dn_mtx);
1862         }
1863         range_tree_clear(dn->dn_free_ranges[txgoff], blkid, nblks);
1864         range_tree_add(dn->dn_free_ranges[txgoff], blkid, nblks);
1865         }
1866         dprintf_dnode(dn, "blkid=%llu nblks=%llu txg=%llu\n",
1867             blkid, nblks, tx->tx_txg);
1868         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1869
1870         dbuf_free_range(dn, blkid, blkid + nblks - 1, tx);
1871         dnode_setdirty(dn, tx);
1872 out:
1873
1874         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1875 }
1876
1877 static boolean_t
1878 dnode_spill_freed(dnode_t *dn)
1879 {
1880         int i;
1881
1882         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1883         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
1884                 if (dn->dn_rm_spillblk[i] == DN_KILL_SPILLBLK)
1885                         break;
1886         }
1887         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1888         return (i < TXG_SIZE);
1889 }
1890
1891 /* return TRUE if this blkid was freed in a recent txg, or FALSE if it wasn't */
1892 uint64_t
1893 dnode_block_freed(dnode_t *dn, uint64_t blkid)
1894 {
1895         void *dp = spa_get_dsl(dn->dn_objset->os_spa);
1896         int i;
1897
1898         if (blkid == DMU_BONUS_BLKID)
1899                 return (FALSE);
1900
1901         /*
1902          * If we're in the process of opening the pool, dp will not be
1903          * set yet, but there shouldn't be anything dirty.
1904          */
1905         if (dp == NULL)
1906                 return (FALSE);
1907
1908         if (dn->dn_free_txg)
1909                 return (TRUE);
1910
1911         if (blkid == DMU_SPILL_BLKID)
1912                 return (dnode_spill_freed(dn));
1913
1914         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1915         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
1916                 if (dn->dn_free_ranges[i] != NULL &&
1917                     range_tree_contains(dn->dn_free_ranges[i], blkid, 1))
1918                         break;
1919         }
1920         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1921         return (i < TXG_SIZE);
1922 }
1923
1924 /* call from syncing context when we actually write/free space for this dnode */
1925 void
1926 dnode_diduse_space(dnode_t *dn, int64_t delta)
1927 {
1928         uint64_t space;
1929         dprintf_dnode(dn, "dn=%p dnp=%p used=%llu delta=%lld\n",
1930             dn, dn->dn_phys,
1931             (u_longlong_t)dn->dn_phys->dn_used,
1932             (longlong_t)delta);
1933
1934         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1935         space = DN_USED_BYTES(dn->dn_phys);
1936         if (delta > 0) {
1937                 ASSERT3U(space + delta, >=, space); /* no overflow */
1938         } else {
1939                 ASSERT3U(space, >=, -delta); /* no underflow */
1940         }
1941         space += delta;
1942         if (spa_version(dn->dn_objset->os_spa) < SPA_VERSION_DNODE_BYTES) {
1943                 ASSERT((dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_USED_BYTES) == 0);
1944                 ASSERT0(P2PHASE(space, 1<<DEV_BSHIFT));
1945                 dn->dn_phys->dn_used = space >> DEV_BSHIFT;
1946         } else {
1947                 dn->dn_phys->dn_used = space;
1948                 dn->dn_phys->dn_flags |= DNODE_FLAG_USED_BYTES;
1949         }
1950         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1951 }
1952
1953 /*
1954  * Call when we think we're going to write/free space in open context to track
1955  * the amount of memory in use by the currently open txg.
1956  */
1957 void
1958 dnode_willuse_space(dnode_t *dn, int64_t space, dmu_tx_t *tx)
1959 {
1960         objset_t *os = dn->dn_objset;
1961         dsl_dataset_t *ds = os->os_dsl_dataset;
1962         int64_t aspace = spa_get_asize(os->os_spa, space);
1963
1964         if (ds != NULL) {
1965                 dsl_dir_willuse_space(ds->ds_dir, aspace, tx);
1966                 dsl_pool_dirty_space(dmu_tx_pool(tx), space, tx);
1967         }
1968
1969         dmu_tx_willuse_space(tx, aspace);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * Scans a block at the indicated "level" looking for a hole or data,
1974  * depending on 'flags'.
1975  *
1976  * If level > 0, then we are scanning an indirect block looking at its
1977  * pointers.  If level == 0, then we are looking at a block of dnodes.
1978  *
1979  * If we don't find what we are looking for in the block, we return ESRCH.
1980  * Otherwise, return with *offset pointing to the beginning (if searching
1981  * forwards) or end (if searching backwards) of the range covered by the
1982  * block pointer we matched on (or dnode).
1983  *
1984  * The basic search algorithm used below by dnode_next_offset() is to
1985  * use this function to search up the block tree (widen the search) until
1986  * we find something (i.e., we don't return ESRCH) and then search back
1987  * down the tree (narrow the search) until we reach our original search
1988  * level.
1989  */
1990 static int
1991 dnode_next_offset_level(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *offset,
1992     int lvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg)
1993 {
1994         dmu_buf_impl_t *db = NULL;
1995         void *data = NULL;
1996         uint64_t epbs = dn->dn_phys->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1997         uint64_t epb = 1ULL << epbs;
1998         uint64_t minfill, maxfill;
1999         boolean_t hole;
2000         int i, inc, error, span;
2001
2002         dprintf("probing object %llu offset %llx level %d of %u\n",
2003             dn->dn_object, *offset, lvl, dn->dn_phys->dn_nlevels);
2004
2005         hole = ((flags & DNODE_FIND_HOLE) != 0);
2006         inc = (flags & DNODE_FIND_BACKWARDS) ? -1 : 1;
2007         ASSERT(txg == 0 || !hole);
2008
2009         if (lvl == dn->dn_phys->dn_nlevels) {
2010                 error = 0;
2011                 epb = dn->dn_phys->dn_nblkptr;
2012                 data = dn->dn_phys->dn_blkptr;
2013         } else {
2014                 uint64_t blkid = dbuf_whichblock(dn, lvl, *offset);
2015                 error = dbuf_hold_impl(dn, lvl, blkid, TRUE, FALSE, FTAG, &db);
2016                 if (error) {
2017                         if (error != ENOENT)
2018                                 return (error);
2019                         if (hole)
2020                                 return (0);
2021                         /*
2022                          * This can only happen when we are searching up
2023                          * the block tree for data.  We don't really need to
2024                          * adjust the offset, as we will just end up looking
2025                          * at the pointer to this block in its parent, and its
2026                          * going to be unallocated, so we will skip over it.
2027                          */
2028                         return (SET_ERROR(ESRCH));
2029                 }
2030                 error = dbuf_read(db, NULL, DB_RF_CANFAIL | DB_RF_HAVESTRUCT);
2031                 if (error) {
2032                         dbuf_rele(db, FTAG);
2033                         return (error);
2034                 }
2035                 data = db->db.db_data;
2036         }
2037
2038
2039         if (db != NULL && txg != 0 && (db->db_blkptr == NULL ||
2040             db->db_blkptr->blk_birth <= txg ||
2041             BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
2042                 /*
2043                  * This can only happen when we are searching up the tree
2044                  * and these conditions mean that we need to keep climbing.
2045                  */
2046                 error = SET_ERROR(ESRCH);
2047         } else if (lvl == 0) {
2048                 dnode_phys_t *dnp = data;
2049
2050                 ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_DNODE);
2051                 ASSERT(!(flags & DNODE_FIND_BACKWARDS));
2052
2053                 for (i = (*offset >> DNODE_SHIFT) & (blkfill - 1);
2054                     i < blkfill; i += dnp[i].dn_extra_slots + 1) {
2055                         if ((dnp[i].dn_type == DMU_OT_NONE) == hole)
2056                                 break;
2057                 }
2058
2059                 if (i == blkfill)
2060                         error = SET_ERROR(ESRCH);
2061
2062                 *offset = (*offset & ~(DNODE_BLOCK_SIZE - 1)) +
2063                     (i << DNODE_SHIFT);
2064         } else {
2065                 blkptr_t *bp = data;
2066                 uint64_t start = *offset;
2067                 span = (lvl - 1) * epbs + dn->dn_datablkshift;
2068                 minfill = 0;
2069                 maxfill = blkfill << ((lvl - 1) * epbs);
2070
2071                 if (hole)
2072                         maxfill--;
2073                 else
2074                         minfill++;
2075
2076                 *offset = *offset >> span;
2077                 for (i = BF64_GET(*offset, 0, epbs);
2078                     i >= 0 && i < epb; i += inc) {
2079                         if (BP_GET_FILL(&bp[i]) >= minfill &&
2080                             BP_GET_FILL(&bp[i]) <= maxfill &&
2081                             (hole || bp[i].blk_birth > txg))
2082                                 break;
2083                         if (inc > 0 || *offset > 0)
2084                                 *offset += inc;
2085                 }
2086                 *offset = *offset << span;
2087                 if (inc < 0) {
2088                         /* traversing backwards; position offset at the end */
2089                         ASSERT3U(*offset, <=, start);
2090                         *offset = MIN(*offset + (1ULL << span) - 1, start);
2091                 } else if (*offset < start) {
2092                         *offset = start;
2093                 }
2094                 if (i < 0 || i >= epb)
2095                         error = SET_ERROR(ESRCH);
2096         }
2097
2098         if (db)
2099                 dbuf_rele(db, FTAG);
2100
2101         return (error);
2102 }
2103
2104 /*
2105  * Find the next hole, data, or sparse region at or after *offset.
2106  * The value 'blkfill' tells us how many items we expect to find
2107  * in an L0 data block; this value is 1 for normal objects,
2108  * DNODES_PER_BLOCK for the meta dnode, and some fraction of
2109  * DNODES_PER_BLOCK when searching for sparse regions thereof.
2110  *
2111  * Examples:
2112  *
2113  * dnode_next_offset(dn, flags, offset, 1, 1, 0);
2114  *      Finds the next/previous hole/data in a file.
2115  *      Used in dmu_offset_next().
2116  *
2117  * dnode_next_offset(mdn, flags, offset, 0, DNODES_PER_BLOCK, txg);
2118  *      Finds the next free/allocated dnode an objset's meta-dnode.
2119  *      Only finds objects that have new contents since txg (ie.
2120  *      bonus buffer changes and content removal are ignored).
2121  *      Used in dmu_object_next().
2122  *
2123  * dnode_next_offset(mdn, DNODE_FIND_HOLE, offset, 2, DNODES_PER_BLOCK >> 2, 0);
2124  *      Finds the next L2 meta-dnode bp that's at most 1/4 full.
2125  *      Used in dmu_object_alloc().
2126  */
2127 int
2128 dnode_next_offset(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *offset,
2129     int minlvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg)
2130 {
2131         uint64_t initial_offset = *offset;
2132         int lvl, maxlvl;
2133         int error = 0;
2134
2135         if (!(flags & DNODE_FIND_HAVELOCK))
2136                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
2137
2138         if (dn->dn_phys->dn_nlevels == 0) {
2139                 error = SET_ERROR(ESRCH);
2140                 goto out;
2141         }
2142
2143         if (dn->dn_datablkshift == 0) {
2144                 if (*offset < dn->dn_datablksz) {
2145                         if (flags & DNODE_FIND_HOLE)
2146                                 *offset = dn->dn_datablksz;
2147                 } else {
2148                         error = SET_ERROR(ESRCH);
2149                 }
2150                 goto out;
2151         }
2152
2153         maxlvl = dn->dn_phys->dn_nlevels;
2154
2155         for (lvl = minlvl; lvl <= maxlvl; lvl++) {
2156                 error = dnode_next_offset_level(dn,
2157                     flags, offset, lvl, blkfill, txg);
2158                 if (error != ESRCH)
2159                         break;
2160         }
2161
2162         while (error == 0 && --lvl >= minlvl) {
2163                 error = dnode_next_offset_level(dn,
2164                     flags, offset, lvl, blkfill, txg);
2165         }
2166
2167         /*
2168          * There's always a "virtual hole" at the end of the object, even
2169          * if all BP's which physically exist are non-holes.
2170          */
2171         if ((flags & DNODE_FIND_HOLE) && error == ESRCH && txg == 0 &&
2172             minlvl == 1 && blkfill == 1 && !(flags & DNODE_FIND_BACKWARDS)) {
2173                 error = 0;
2174         }
2175
2176         if (error == 0 && (flags & DNODE_FIND_BACKWARDS ?
2177             initial_offset < *offset : initial_offset > *offset))
2178                 error = SET_ERROR(ESRCH);
2179 out:
2180         if (!(flags & DNODE_FIND_HAVELOCK))
2181                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2182
2183         return (error);
2184 }