module/zfs/txg.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  * Portions Copyright 2011 Martin Matuska
  24  * Copyright (c) 2012, 2014 by Delphix. All rights reserved.
  25  */
  26
  27 #include <sys/zfs_context.h>
  28 #include <sys/txg_impl.h>
  29 #include <sys/dmu_impl.h>
  30 #include <sys/spa_impl.h>
  31 #include <sys/dmu_tx.h>
  32 #include <sys/dsl_pool.h>
  33 #include <sys/dsl_scan.h>
  34 #include <sys/callb.h>
  35 #include <sys/trace_txg.h>
  36
  37 /*
  38  * ZFS Transaction Groups
  39  * ----------------------
  40  *
  41  * ZFS transaction groups are, as the name implies, groups of transactions
  42  * that act on persistent state. ZFS asserts consistency at the granularity of
  43  * these transaction groups. Each successive transaction group (txg) is
  44  * assigned a 64-bit consecutive identifier. There are three active
  45  * transaction group states: open, quiescing, or syncing. At any given time,
  46  * there may be an active txg associated with each state; each active txg may
  47  * either be processing, or blocked waiting to enter the next state. There may
  48  * be up to three active txgs, and there is always a txg in the open state
  49  * (though it may be blocked waiting to enter the quiescing state). In broad
  50  * strokes, transactions -- operations that change in-memory structures -- are
  51  * accepted into the txg in the open state, and are completed while the txg is
  52  * in the open or quiescing states. The accumulated changes are written to
  53  * disk in the syncing state.
  54  *
  55  * Open
  56  *
  57  * When a new txg becomes active, it first enters the open state. New
  58  * transactions -- updates to in-memory structures -- are assigned to the
  59  * currently open txg. There is always a txg in the open state so that ZFS can
  60  * accept new changes (though the txg may refuse new changes if it has hit
  61  * some limit). ZFS advances the open txg to the next state for a variety of
  62  * reasons such as it hitting a time or size threshold, or the execution of an
  63  * administrative action that must be completed in the syncing state.
  64  *
  65  * Quiescing
  66  *
  67  * After a txg exits the open state, it enters the quiescing state. The
  68  * quiescing state is intended to provide a buffer between accepting new
  69  * transactions in the open state and writing them out to stable storage in
  70  * the syncing state. While quiescing, transactions can continue their
  71  * operation without delaying either of the other states. Typically, a txg is
  72  * in the quiescing state very briefly since the operations are bounded by
  73  * software latencies rather than, say, slower I/O latencies. After all
  74  * transactions complete, the txg is ready to enter the next state.
  75  *
  76  * Syncing
  77  *
  78  * In the syncing state, the in-memory state built up during the open and (to
  79  * a lesser degree) the quiescing states is written to stable storage. The
  80  * process of writing out modified data can, in turn modify more data. For
  81  * example when we write new blocks, we need to allocate space for them; those
  82  * allocations modify metadata (space maps)... which themselves must be
  83  * written to stable storage. During the sync state, ZFS iterates, writing out
  84  * data until it converges and all in-memory changes have been written out.
  85  * The first such pass is the largest as it encompasses all the modified user
  86  * data (as opposed to filesystem metadata). Subsequent passes typically have
  87  * far less data to write as they consist exclusively of filesystem metadata.
  88  *
  89  * To ensure convergence, after a certain number of passes ZFS begins
  90  * overwriting locations on stable storage that had been allocated earlier in
  91  * the syncing state (and subsequently freed). ZFS usually allocates new
  92  * blocks to optimize for large, continuous, writes. For the syncing state to
  93  * converge however it must complete a pass where no new blocks are allocated
  94  * since each allocation requires a modification of persistent metadata.
  95  * Further, to hasten convergence, after a prescribed number of passes, ZFS
  96  * also defers frees, and stops compressing.
  97  *
  98  * In addition to writing out user data, we must also execute synctasks during
  99  * the syncing context. A synctask is the mechanism by which some
 100  * administrative activities work such as creating and destroying snapshots or
 101  * datasets. Note that when a synctask is initiated it enters the open txg,
 102  * and ZFS then pushes that txg as quickly as possible to completion of the
 103  * syncing state in order to reduce the latency of the administrative
 104  * activity. To complete the syncing state, ZFS writes out a new uberblock,
 105  * the root of the tree of blocks that comprise all state stored on the ZFS
 106  * pool. Finally, if there is a quiesced txg waiting, we signal that it can
 107  * now transition to the syncing state.
 108  */
 109
 110 static void txg_sync_thread(dsl_pool_t *dp);
 111 static void txg_quiesce_thread(dsl_pool_t *dp);
 112
 113 int zfs_txg_timeout = 5;        /* max seconds worth of delta per txg */
 114
 115 /*
 116  * Prepare the txg subsystem.
 117  */
 118 void
 119 txg_init(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 120 {
 121         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 122         int c;
 123         bzero(tx, sizeof (tx_state_t));
 124
 125         tx->tx_cpu = vmem_zalloc(max_ncpus * sizeof (tx_cpu_t), KM_SLEEP);
 126
 127         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 128                 int i;
 129
 130                 mutex_init(&tx->tx_cpu[c].tc_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 131                 mutex_init(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock, NULL, MUTEX_NOLOCKDEP,
 132                     NULL);
 133                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 134                         cv_init(&tx->tx_cpu[c].tc_cv[i], NULL, CV_DEFAULT,
 135                             NULL);
 136                         list_create(&tx->tx_cpu[c].tc_callbacks[i],
 137                             sizeof (dmu_tx_callback_t),
 138                             offsetof(dmu_tx_callback_t, dcb_node));
 139                 }
 140         }
 141
 142         mutex_init(&tx->tx_sync_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 143
 144         cv_init(&tx->tx_sync_more_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 145         cv_init(&tx->tx_sync_done_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 146         cv_init(&tx->tx_quiesce_more_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 147         cv_init(&tx->tx_quiesce_done_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 148         cv_init(&tx->tx_exit_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 149
 150         tx->tx_open_txg = txg;
 151 }
 152
 153 /*
 154  * Close down the txg subsystem.
 155  */
 156 void
 157 txg_fini(dsl_pool_t *dp)
 158 {
 159         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 160         int c;
 161
 162         ASSERT(tx->tx_threads == 0);
 163
 164         mutex_destroy(&tx->tx_sync_lock);
 165
 166         cv_destroy(&tx->tx_sync_more_cv);
 167         cv_destroy(&tx->tx_sync_done_cv);
 168         cv_destroy(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 169         cv_destroy(&tx->tx_quiesce_done_cv);
 170         cv_destroy(&tx->tx_exit_cv);
 171
 172         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 173                 int i;
 174
 175                 mutex_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock);
 176                 mutex_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_lock);
 177                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 178                         cv_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_cv[i]);
 179                         list_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_callbacks[i]);
 180                 }
 181         }
 182
 183         if (tx->tx_commit_cb_taskq != NULL)
 184                 taskq_destroy(tx->tx_commit_cb_taskq);
 185
 186         vmem_free(tx->tx_cpu, max_ncpus * sizeof (tx_cpu_t));
 187
 188         bzero(tx, sizeof (tx_state_t));
 189 }
 190
 191 /*
 192  * Start syncing transaction groups.
 193  */
 194 void
 195 txg_sync_start(dsl_pool_t *dp)
 196 {
 197         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 198
 199         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 200
 201         dprintf("pool %p\n", dp);
 202
 203         ASSERT(tx->tx_threads == 0);
 204
 205         tx->tx_threads = 2;
 206
 207         tx->tx_quiesce_thread = thread_create(NULL, 0, txg_quiesce_thread,
 208             dp, 0, &p0, TS_RUN, defclsyspri);
 209
 210         /*
 211          * The sync thread can need a larger-than-default stack size on
 212          * 32-bit x86.  This is due in part to nested pools and
 213          * scrub_visitbp() recursion.
 214          */
 215         tx->tx_sync_thread = thread_create(NULL, 32<<10, txg_sync_thread,
 216             dp, 0, &p0, TS_RUN, defclsyspri);
 217
 218         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 219 }
 220
 221 static void
 222 txg_thread_enter(tx_state_t *tx, callb_cpr_t *cpr)
 223 {
 224         CALLB_CPR_INIT(cpr, &tx->tx_sync_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
 225         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 226 }
 227
 228 static void
 229 txg_thread_exit(tx_state_t *tx, callb_cpr_t *cpr, kthread_t **tpp)
 230 {
 231         ASSERT(*tpp != NULL);
 232         *tpp = NULL;
 233         tx->tx_threads--;
 234         cv_broadcast(&tx->tx_exit_cv);
 235         CALLB_CPR_EXIT(cpr);            /* drops &tx->tx_sync_lock */
 236         thread_exit();
 237 }
 238
 239 static void
 240 txg_thread_wait(tx_state_t *tx, callb_cpr_t *cpr, kcondvar_t *cv, clock_t time)
 241 {
 242         CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(cpr);
 243
 244         if (time)
 245                 (void) cv_timedwait_sig(cv, &tx->tx_sync_lock,
 246                     ddi_get_lbolt() + time);
 247         else
 248                 cv_wait_sig(cv, &tx->tx_sync_lock);
 249
 250         CALLB_CPR_SAFE_END(cpr, &tx->tx_sync_lock);
 251 }
 252
 253 /*
 254  * Stop syncing transaction groups.
 255  */
 256 void
 257 txg_sync_stop(dsl_pool_t *dp)
 258 {
 259         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 260
 261         dprintf("pool %p\n", dp);
 262         /*
 263          * Finish off any work in progress.
 264          */
 265         ASSERT(tx->tx_threads == 2);
 266
 267         /*
 268          * We need to ensure that we've vacated the deferred space_maps.
 269          */
 270         txg_wait_synced(dp, tx->tx_open_txg + TXG_DEFER_SIZE);
 271
 272         /*
 273          * Wake all sync threads and wait for them to die.
 274          */
 275         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 276
 277         ASSERT(tx->tx_threads == 2);
 278
 279         tx->tx_exiting = 1;
 280
 281         cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 282         cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_done_cv);
 283         cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
 284
 285         while (tx->tx_threads != 0)
 286                 cv_wait(&tx->tx_exit_cv, &tx->tx_sync_lock);
 287
 288         tx->tx_exiting = 0;
 289
 290         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 291 }
 292
 293 uint64_t
 294 txg_hold_open(dsl_pool_t *dp, txg_handle_t *th)
 295 {
 296         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 297         tx_cpu_t *tc;
 298         uint64_t txg;
 299
 300         /*
 301          * It appears the processor id is simply used as a "random"
 302          * number to index into the array, and there isn't any other
 303          * significance to the chosen tx_cpu. Because.. Why not use
 304          * the current cpu to index into the array?
 305          */
 306         kpreempt_disable();
 307         tc = &tx->tx_cpu[CPU_SEQID];
 308         kpreempt_enable();
 309
 310         mutex_enter(&tc->tc_open_lock);
 311         txg = tx->tx_open_txg;
 312
 313         mutex_enter(&tc->tc_lock);
 314         tc->tc_count[txg & TXG_MASK]++;
 315         mutex_exit(&tc->tc_lock);
 316
 317         th->th_cpu = tc;
 318         th->th_txg = txg;
 319
 320         return (txg);
 321 }
 322
 323 void
 324 txg_rele_to_quiesce(txg_handle_t *th)
 325 {
 326         tx_cpu_t *tc = th->th_cpu;
 327
 328         ASSERT(!MUTEX_HELD(&tc->tc_lock));
 329         mutex_exit(&tc->tc_open_lock);
 330 }
 331
 332 void
 333 txg_register_callbacks(txg_handle_t *th, list_t *tx_callbacks)
 334 {
 335         tx_cpu_t *tc = th->th_cpu;
 336         int g = th->th_txg & TXG_MASK;
 337
 338         mutex_enter(&tc->tc_lock);
 339         list_move_tail(&tc->tc_callbacks[g], tx_callbacks);
 340         mutex_exit(&tc->tc_lock);
 341 }
 342
 343 void
 344 txg_rele_to_sync(txg_handle_t *th)
 345 {
 346         tx_cpu_t *tc = th->th_cpu;
 347         int g = th->th_txg & TXG_MASK;
 348
 349         mutex_enter(&tc->tc_lock);
 350         ASSERT(tc->tc_count[g] != 0);
 351         if (--tc->tc_count[g] == 0)
 352                 cv_broadcast(&tc->tc_cv[g]);
 353         mutex_exit(&tc->tc_lock);
 354
 355         th->th_cpu = NULL;      /* defensive */
 356 }
 357
 358 /*
 359  * Blocks until all transactions in the group are committed.
 360  *
 361  * On return, the transaction group has reached a stable state in which it can
 362  * then be passed off to the syncing context.
 363  */
 364 static void
 365 txg_quiesce(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 366 {
 367         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 368         int g = txg & TXG_MASK;
 369         int c;
 370
 371         /*
 372          * Grab all tc_open_locks so nobody else can get into this txg.
 373          */
 374         for (c = 0; c < max_ncpus; c++)
 375                 mutex_enter(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock);
 376
 377         ASSERT(txg == tx->tx_open_txg);
 378         tx->tx_open_txg++;
 379         tx->tx_open_time = gethrtime();
 380
 381         spa_txg_history_set(dp->dp_spa, txg, TXG_STATE_OPEN, tx->tx_open_time);
 382         spa_txg_history_add(dp->dp_spa, tx->tx_open_txg, tx->tx_open_time);
 383
 384         DTRACE_PROBE2(txg__quiescing, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 385         DTRACE_PROBE2(txg__opened, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, tx->tx_open_txg);
 386
 387         /*
 388          * Now that we've incremented tx_open_txg, we can let threads
 389          * enter the next transaction group.
 390          */
 391         for (c = 0; c < max_ncpus; c++)
 392                 mutex_exit(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock);
 393
 394         /*
 395          * Quiesce the transaction group by waiting for everyone to txg_exit().
 396          */
 397         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 398                 tx_cpu_t *tc = &tx->tx_cpu[c];
 399                 mutex_enter(&tc->tc_lock);
 400                 while (tc->tc_count[g] != 0)
 401                         cv_wait(&tc->tc_cv[g], &tc->tc_lock);
 402                 mutex_exit(&tc->tc_lock);
 403         }
 404
 405         spa_txg_history_set(dp->dp_spa, txg, TXG_STATE_QUIESCED, gethrtime());
 406 }
 407
 408 static void
 409 txg_do_callbacks(list_t *cb_list)
 410 {
 411         dmu_tx_do_callbacks(cb_list, 0);
 412
 413         list_destroy(cb_list);
 414
 415         kmem_free(cb_list, sizeof (list_t));
 416 }
 417
 418 /*
 419  * Dispatch the commit callbacks registered on this txg to worker threads.
 420  *
 421  * If no callbacks are registered for a given TXG, nothing happens.
 422  * This function creates a taskq for the associated pool, if needed.
 423  */
 424 static void
 425 txg_dispatch_callbacks(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 426 {
 427         int c;
 428         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 429         list_t *cb_list;
 430
 431         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 432                 tx_cpu_t *tc = &tx->tx_cpu[c];
 433                 /*
 434                  * No need to lock tx_cpu_t at this point, since this can
 435                  * only be called once a txg has been synced.
 436                  */
 437
 438                 int g = txg & TXG_MASK;
 439
 440                 if (list_is_empty(&tc->tc_callbacks[g]))
 441                         continue;
 442
 443                 if (tx->tx_commit_cb_taskq == NULL) {
 444                         /*
 445                          * Commit callback taskq hasn't been created yet.
 446                          */
 447                         tx->tx_commit_cb_taskq = taskq_create("tx_commit_cb",
 448                             max_ncpus, defclsyspri, max_ncpus, max_ncpus * 2,
 449                             TASKQ_PREPOPULATE | TASKQ_DYNAMIC);
 450                 }
 451
 452                 cb_list = kmem_alloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
 453                 list_create(cb_list, sizeof (dmu_tx_callback_t),
 454                     offsetof(dmu_tx_callback_t, dcb_node));
 455
 456                 list_move_tail(cb_list, &tc->tc_callbacks[g]);
 457
 458                 (void) taskq_dispatch(tx->tx_commit_cb_taskq, (task_func_t *)
 459                     txg_do_callbacks, cb_list, TQ_SLEEP);
 460         }
 461 }
 462
 463 /*
 464  * Wait for pending commit callbacks of already-synced transactions to finish
 465  * processing.
 466  * Calling this function from within a commit callback will deadlock.
 467  */
 468 void
 469 txg_wait_callbacks(dsl_pool_t *dp)
 470 {
 471         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 472
 473         if (tx->tx_commit_cb_taskq != NULL)
 474                 taskq_wait_outstanding(tx->tx_commit_cb_taskq, 0);
 475 }
 476
 477 static void
 478 txg_sync_thread(dsl_pool_t *dp)
 479 {
 480         spa_t *spa = dp->dp_spa;
 481         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 482         callb_cpr_t cpr;
 483         vdev_stat_t *vs1, *vs2;
 484         clock_t start, delta;
 485
 486         (void) spl_fstrans_mark();
 487         txg_thread_enter(tx, &cpr);
 488
 489         vs1 = kmem_alloc(sizeof (vdev_stat_t), KM_SLEEP);
 490         vs2 = kmem_alloc(sizeof (vdev_stat_t), KM_SLEEP);
 491
 492         start = delta = 0;
 493         for (;;) {
 494                 clock_t timer, timeout;
 495                 uint64_t txg;
 496                 uint64_t ndirty;
 497
 498                 timeout = zfs_txg_timeout * hz;
 499
 500                 /*
 501                  * We sync when we're scanning, there's someone waiting
 502                  * on us, or the quiesce thread has handed off a txg to
 503                  * us, or we have reached our timeout.
 504                  */
 505                 timer = (delta >= timeout ? 0 : timeout - delta);
 506                 while (!dsl_scan_active(dp->dp_scan) &&
 507                     !tx->tx_exiting && timer > 0 &&
 508                     tx->tx_synced_txg >= tx->tx_sync_txg_waiting &&
 509                     tx->tx_quiesced_txg == 0 &&
 510                     dp->dp_dirty_total < zfs_dirty_data_sync) {
 511                         dprintf("waiting; tx_synced=%llu waiting=%llu dp=%p\n",
 512                             tx->tx_synced_txg, tx->tx_sync_txg_waiting, dp);
 513                         txg_thread_wait(tx, &cpr, &tx->tx_sync_more_cv, timer);
 514                         delta = ddi_get_lbolt() - start;
 515                         timer = (delta > timeout ? 0 : timeout - delta);
 516                 }
 517
 518                 /*
 519                  * Wait until the quiesce thread hands off a txg to us,
 520                  * prompting it to do so if necessary.
 521                  */
 522                 while (!tx->tx_exiting && tx->tx_quiesced_txg == 0) {
 523                         if (tx->tx_quiesce_txg_waiting < tx->tx_open_txg+1)
 524                                 tx->tx_quiesce_txg_waiting = tx->tx_open_txg+1;
 525                         cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 526                         txg_thread_wait(tx, &cpr, &tx->tx_quiesce_done_cv, 0);
 527                 }
 528
 529                 if (tx->tx_exiting) {
 530                         kmem_free(vs2, sizeof (vdev_stat_t));
 531                         kmem_free(vs1, sizeof (vdev_stat_t));
 532                         txg_thread_exit(tx, &cpr, &tx->tx_sync_thread);
 533                 }
 534
 535                 spa_config_enter(spa, SCL_ALL, FTAG, RW_READER);
 536                 vdev_get_stats(spa->spa_root_vdev, vs1);
 537                 spa_config_exit(spa, SCL_ALL, FTAG);
 538
 539                 /*
 540                  * Consume the quiesced txg which has been handed off to
 541                  * us.  This may cause the quiescing thread to now be
 542                  * able to quiesce another txg, so we must signal it.
 543                  */
 544                 txg = tx->tx_quiesced_txg;
 545                 tx->tx_quiesced_txg = 0;
 546                 tx->tx_syncing_txg = txg;
 547                 DTRACE_PROBE2(txg__syncing, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 548                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 549
 550                 dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 551                     txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting, tx->tx_sync_txg_waiting);
 552                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 553
 554                 spa_txg_history_set(spa, txg, TXG_STATE_WAIT_FOR_SYNC,
 555                     gethrtime());
 556                 ndirty = dp->dp_dirty_pertxg[txg & TXG_MASK];
 557
 558                 start = ddi_get_lbolt();
 559                 spa_sync(spa, txg);
 560                 delta = ddi_get_lbolt() - start;
 561
 562                 mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 563                 tx->tx_synced_txg = txg;
 564                 tx->tx_syncing_txg = 0;
 565                 DTRACE_PROBE2(txg__synced, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 566                 cv_broadcast(&tx->tx_sync_done_cv);
 567
 568                 /*
 569                  * Dispatch commit callbacks to worker threads.
 570                  */
 571                 txg_dispatch_callbacks(dp, txg);
 572
 573                 spa_config_enter(spa, SCL_ALL, FTAG, RW_READER);
 574                 vdev_get_stats(spa->spa_root_vdev, vs2);
 575                 spa_config_exit(spa, SCL_ALL, FTAG);
 576                 spa_txg_history_set_io(spa, txg,
 577                     vs2->vs_bytes[ZIO_TYPE_READ]-vs1->vs_bytes[ZIO_TYPE_READ],
 578                     vs2->vs_bytes[ZIO_TYPE_WRITE]-vs1->vs_bytes[ZIO_TYPE_WRITE],
 579                     vs2->vs_ops[ZIO_TYPE_READ]-vs1->vs_ops[ZIO_TYPE_READ],
 580                     vs2->vs_ops[ZIO_TYPE_WRITE]-vs1->vs_ops[ZIO_TYPE_WRITE],
 581                     ndirty);
 582                 spa_txg_history_set(spa, txg, TXG_STATE_SYNCED, gethrtime());
 583         }
 584 }
 585
 586 static void
 587 txg_quiesce_thread(dsl_pool_t *dp)
 588 {
 589         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 590         callb_cpr_t cpr;
 591
 592         txg_thread_enter(tx, &cpr);
 593
 594         for (;;) {
 595                 uint64_t txg;
 596
 597                 /*
 598                  * We quiesce when there's someone waiting on us.
 599                  * However, we can only have one txg in "quiescing" or
 600                  * "quiesced, waiting to sync" state.  So we wait until
 601                  * the "quiesced, waiting to sync" txg has been consumed
 602                  * by the sync thread.
 603                  */
 604                 while (!tx->tx_exiting &&
 605                     (tx->tx_open_txg >= tx->tx_quiesce_txg_waiting ||
 606                     tx->tx_quiesced_txg != 0))
 607                         txg_thread_wait(tx, &cpr, &tx->tx_quiesce_more_cv, 0);
 608
 609                 if (tx->tx_exiting)
 610                         txg_thread_exit(tx, &cpr, &tx->tx_quiesce_thread);
 611
 612                 txg = tx->tx_open_txg;
 613                 dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 614                     txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting,
 615                     tx->tx_sync_txg_waiting);
 616                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 617                 txg_quiesce(dp, txg);
 618                 mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 619
 620                 /*
 621                  * Hand this txg off to the sync thread.
 622                  */
 623                 dprintf("quiesce done, handing off txg %llu\n", txg);
 624                 tx->tx_quiesced_txg = txg;
 625                 DTRACE_PROBE2(txg__quiesced, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 626                 cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
 627                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_done_cv);
 628         }
 629 }
 630
 631 /*
 632  * Delay this thread by delay nanoseconds if we are still in the open
 633  * transaction group and there is already a waiting txg quiesing or quiesced.
 634  * Abort the delay if this txg stalls or enters the quiesing state.
 635  */
 636 void
 637 txg_delay(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg, hrtime_t delay, hrtime_t resolution)
 638 {
 639         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 640         hrtime_t start = gethrtime();
 641
 642         /* don't delay if this txg could transition to quiescing immediately */
 643         if (tx->tx_open_txg > txg ||
 644             tx->tx_syncing_txg == txg-1 || tx->tx_synced_txg == txg-1)
 645                 return;
 646
 647         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 648         if (tx->tx_open_txg > txg || tx->tx_synced_txg == txg-1) {
 649                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 650                 return;
 651         }
 652
 653         while (gethrtime() - start < delay &&
 654             tx->tx_syncing_txg < txg-1 && !txg_stalled(dp)) {
 655                 (void) cv_timedwait_hires(&tx->tx_quiesce_more_cv,
 656                     &tx->tx_sync_lock, delay, resolution, 0);
 657         }
 658
 659         DMU_TX_STAT_BUMP(dmu_tx_delay);
 660
 661         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 662 }
 663
 664 void
 665 txg_wait_synced(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 666 {
 667         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 668
 669         ASSERT(!dsl_pool_config_held(dp));
 670
 671         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 672         ASSERT(tx->tx_threads == 2);
 673         if (txg == 0)
 674                 txg = tx->tx_open_txg + TXG_DEFER_SIZE;
 675         if (tx->tx_sync_txg_waiting < txg)
 676                 tx->tx_sync_txg_waiting = txg;
 677         dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 678             txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting, tx->tx_sync_txg_waiting);
 679         while (tx->tx_synced_txg < txg) {
 680                 dprintf("broadcasting sync more "
 681                     "tx_synced=%llu waiting=%llu dp=%p\n",
 682                     tx->tx_synced_txg, tx->tx_sync_txg_waiting, dp);
 683                 cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
 684                 cv_wait(&tx->tx_sync_done_cv, &tx->tx_sync_lock);
 685         }
 686         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 687 }
 688
 689 void
 690 txg_wait_open(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 691 {
 692         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 693
 694         ASSERT(!dsl_pool_config_held(dp));
 695
 696         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 697         ASSERT(tx->tx_threads == 2);
 698         if (txg == 0)
 699                 txg = tx->tx_open_txg + 1;
 700         if (tx->tx_quiesce_txg_waiting < txg)
 701                 tx->tx_quiesce_txg_waiting = txg;
 702         dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 703             txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting, tx->tx_sync_txg_waiting);
 704         while (tx->tx_open_txg < txg) {
 705                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 706                 cv_wait(&tx->tx_quiesce_done_cv, &tx->tx_sync_lock);
 707         }
 708         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 709 }
 710
 711 /*
 712  * If there isn't a txg syncing or in the pipeline, push another txg through
 713  * the pipeline by queiscing the open txg.
 714  */
 715 void
 716 txg_kick(dsl_pool_t *dp)
 717 {
 718         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 719
 720         ASSERT(!dsl_pool_config_held(dp));
 721
 722         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 723         if (tx->tx_syncing_txg == 0 &&
 724             tx->tx_quiesce_txg_waiting <= tx->tx_open_txg &&
 725             tx->tx_sync_txg_waiting <= tx->tx_synced_txg &&
 726             tx->tx_quiesced_txg <= tx->tx_synced_txg) {
 727                 tx->tx_quiesce_txg_waiting = tx->tx_open_txg + 1;
 728                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 729         }
 730         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 731 }
 732
 733 boolean_t
 734 txg_stalled(dsl_pool_t *dp)
 735 {
 736         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 737         return (tx->tx_quiesce_txg_waiting > tx->tx_open_txg);
 738 }
 739
 740 boolean_t
 741 txg_sync_waiting(dsl_pool_t *dp)
 742 {
 743         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 744
 745         return (tx->tx_syncing_txg <= tx->tx_sync_txg_waiting ||
 746             tx->tx_quiesced_txg != 0);
 747 }
 748
 749 /*
 750  * Per-txg object lists.
 751  */
 752 void
 753 txg_list_create(txg_list_t *tl, size_t offset)
 754 {
 755         int t;
 756
 757         mutex_init(&tl->tl_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 758
 759         tl->tl_offset = offset;
 760
 761         for (t = 0; t < TXG_SIZE; t++)
 762                 tl->tl_head[t] = NULL;
 763 }
 764
 765 void
 766 txg_list_destroy(txg_list_t *tl)
 767 {
 768         int t;
 769
 770         for (t = 0; t < TXG_SIZE; t++)
 771                 ASSERT(txg_list_empty(tl, t));
 772
 773         mutex_destroy(&tl->tl_lock);
 774 }
 775
 776 boolean_t
 777 txg_list_empty(txg_list_t *tl, uint64_t txg)
 778 {
 779         return (tl->tl_head[txg & TXG_MASK] == NULL);
 780 }
 781
 782 /*
 783  * Returns true if all txg lists are empty.
 784  *
 785  * Warning: this is inherently racy (an item could be added immediately
 786  * after this function returns). We don't bother with the lock because
 787  * it wouldn't change the semantics.
 788  */
 789 boolean_t
 790 txg_all_lists_empty(txg_list_t *tl)
 791 {
 792         int i;
 793
 794         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 795                 if (!txg_list_empty(tl, i)) {
 796                         return (B_FALSE);
 797                 }
 798         }
 799         return (B_TRUE);
 800 }
 801
 802 /*
 803  * Add an entry to the list (unless it's already on the list).
 804  * Returns B_TRUE if it was actually added.
 805  */
 806 boolean_t
 807 txg_list_add(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 808 {
 809         int t = txg & TXG_MASK;
 810         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 811         boolean_t add;
 812
 813         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 814         add = (tn->tn_member[t] == 0);
 815         if (add) {
 816                 tn->tn_member[t] = 1;
 817                 tn->tn_next[t] = tl->tl_head[t];
 818                 tl->tl_head[t] = tn;
 819         }
 820         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 821
 822         return (add);
 823 }
 824
 825 /*
 826  * Add an entry to the end of the list, unless it's already on the list.
 827  * (walks list to find end)
 828  * Returns B_TRUE if it was actually added.
 829  */
 830 boolean_t
 831 txg_list_add_tail(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 832 {
 833         int t = txg & TXG_MASK;
 834         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 835         boolean_t add;
 836
 837         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 838         add = (tn->tn_member[t] == 0);
 839         if (add) {
 840                 txg_node_t **tp;
 841
 842                 for (tp = &tl->tl_head[t]; *tp != NULL; tp = &(*tp)->tn_next[t])
 843                         continue;
 844
 845                 tn->tn_member[t] = 1;
 846                 tn->tn_next[t] = NULL;
 847                 *tp = tn;
 848         }
 849         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 850
 851         return (add);
 852 }
 853
 854 /*
 855  * Remove the head of the list and return it.
 856  */
 857 void *
 858 txg_list_remove(txg_list_t *tl, uint64_t txg)
 859 {
 860         int t = txg & TXG_MASK;
 861         txg_node_t *tn;
 862         void *p = NULL;
 863
 864         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 865         if ((tn = tl->tl_head[t]) != NULL) {
 866                 p = (char *)tn - tl->tl_offset;
 867                 tl->tl_head[t] = tn->tn_next[t];
 868                 tn->tn_next[t] = NULL;
 869                 tn->tn_member[t] = 0;
 870         }
 871         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 872
 873         return (p);
 874 }
 875
 876 /*
 877  * Remove a specific item from the list and return it.
 878  */
 879 void *
 880 txg_list_remove_this(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 881 {
 882         int t = txg & TXG_MASK;
 883         txg_node_t *tn, **tp;
 884
 885         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 886
 887         for (tp = &tl->tl_head[t]; (tn = *tp) != NULL; tp = &tn->tn_next[t]) {
 888                 if ((char *)tn - tl->tl_offset == p) {
 889                         *tp = tn->tn_next[t];
 890                         tn->tn_next[t] = NULL;
 891                         tn->tn_member[t] = 0;
 892                         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 893                         return (p);
 894                 }
 895         }
 896
 897         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 898
 899         return (NULL);
 900 }
 901
 902 boolean_t
 903 txg_list_member(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 904 {
 905         int t = txg & TXG_MASK;
 906         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 907
 908         return (tn->tn_member[t] != 0);
 909 }
 910
 911 /*
 912  * Walk a txg list -- only safe if you know it's not changing.
 913  */
 914 void *
 915 txg_list_head(txg_list_t *tl, uint64_t txg)
 916 {
 917         int t = txg & TXG_MASK;
 918         txg_node_t *tn = tl->tl_head[t];
 919
 920         return (tn == NULL ? NULL : (char *)tn - tl->tl_offset);
 921 }
 922
 923 void *
 924 txg_list_next(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 925 {
 926         int t = txg & TXG_MASK;
 927         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 928
 929         tn = tn->tn_next[t];
 930
 931         return (tn == NULL ? NULL : (char *)tn - tl->tl_offset);
 932 }
 933
 934 #if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
 935 EXPORT_SYMBOL(txg_init);
 936 EXPORT_SYMBOL(txg_fini);
 937 EXPORT_SYMBOL(txg_sync_start);
 938 EXPORT_SYMBOL(txg_sync_stop);
 939 EXPORT_SYMBOL(txg_hold_open);
 940 EXPORT_SYMBOL(txg_rele_to_quiesce);
 941 EXPORT_SYMBOL(txg_rele_to_sync);
 942 EXPORT_SYMBOL(txg_register_callbacks);
 943 EXPORT_SYMBOL(txg_delay);
 944 EXPORT_SYMBOL(txg_wait_synced);
 945 EXPORT_SYMBOL(txg_wait_open);
 946 EXPORT_SYMBOL(txg_wait_callbacks);
 947 EXPORT_SYMBOL(txg_stalled);
 948 EXPORT_SYMBOL(txg_sync_waiting);
 949
 950 module_param(zfs_txg_timeout, int, 0644);
 951 MODULE_PARM_DESC(zfs_txg_timeout, "Max seconds worth of delta per txg");
 952 #endif