sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/metaslab.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) 2013 by Delphix. All rights reserved.
  24  * Copyright (c) 2013 by Saso Kiselkov. All rights reserved.
  25  */
  26
  27 #include <sys/zfs_context.h>
  28 #include <sys/dmu.h>
  29 #include <sys/dmu_tx.h>
  30 #include <sys/space_map.h>
  31 #include <sys/metaslab_impl.h>
  32 #include <sys/vdev_impl.h>
  33 #include <sys/zio.h>
  34
  35 /*
  36  * Allow allocations to switch to gang blocks quickly. We do this to
  37  * avoid having to load lots of space_maps in a given txg. There are,
  38  * however, some cases where we want to avoid "fast" ganging and instead
  39  * we want to do an exhaustive search of all metaslabs on this device.
  40  * Currently we don't allow any gang, zil, or dump device related allocations
  41  * to "fast" gang.
  42  */
  43 #define CAN_FASTGANG(flags) \
  44         (!((flags) & (METASLAB_GANG_CHILD | METASLAB_GANG_HEADER | \
  45         METASLAB_GANG_AVOID)))
  46
  47 uint64_t metaslab_aliquot = 512ULL << 10;
  48 uint64_t metaslab_gang_bang = SPA_MAXBLOCKSIZE + 1;     /* force gang blocks */
  49
  50 /*
  51  * The in-core space map representation is more compact than its on-disk form.
  52  * The zfs_condense_pct determines how much more compact the in-core
  53  * space_map representation must be before we compact it on-disk.
  54  * Values should be greater than or equal to 100.
  55  */
  56 int zfs_condense_pct = 200;
  57
  58 /*
  59  * This value defines the number of allowed allocation failures per vdev.
  60  * If a device reaches this threshold in a given txg then we consider skipping
  61  * allocations on that device.
  62  */
  63 int zfs_mg_alloc_failures = 0;
  64
  65 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
  66 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, mg_alloc_failures, CTLFLAG_RDTUN,
  67     &zfs_mg_alloc_failures, 0,
  68     "Number of allowed allocation failures per vdev");
  69 TUNABLE_INT("vfs.zfs.mg_alloc_failures", &zfs_mg_alloc_failures);
  70
  71 /*
  72  * Metaslab debugging: when set, keeps all space maps in core to verify frees.
  73  */
  74 static int metaslab_debug = 0;
  75
  76 /*
  77  * Minimum size which forces the dynamic allocator to change
  78  * it's allocation strategy.  Once the space map cannot satisfy
  79  * an allocation of this size then it switches to using more
  80  * aggressive strategy (i.e search by size rather than offset).
  81  */
  82 uint64_t metaslab_df_alloc_threshold = SPA_MAXBLOCKSIZE;
  83
  84 /*
  85  * The minimum free space, in percent, which must be available
  86  * in a space map to continue allocations in a first-fit fashion.
  87  * Once the space_map's free space drops below this level we dynamically
  88  * switch to using best-fit allocations.
  89  */
  90 int metaslab_df_free_pct = 4;
  91
  92 /*
  93  * A metaslab is considered "free" if it contains a contiguous
  94  * segment which is greater than metaslab_min_alloc_size.
  95  */
  96 uint64_t metaslab_min_alloc_size = DMU_MAX_ACCESS;
  97
  98 /*
  99  * Max number of space_maps to prefetch.
 100  */
 101 int metaslab_prefetch_limit = SPA_DVAS_PER_BP;
 102
 103 /*
 104  * Percentage bonus multiplier for metaslabs that are in the bonus area.
 105  */
 106 int metaslab_smo_bonus_pct = 150;
 107
 108 /*
 109  * Should we be willing to write data to degraded vdevs?
 110  */
 111 boolean_t zfs_write_to_degraded = B_FALSE;
 112 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, write_to_degraded, CTLFLAG_RWTUN,
 113     &zfs_write_to_degraded, 0, "Allow writing data to degraded vdevs");
 114 TUNABLE_INT("vfs.zfs.write_to_degraded", &zfs_write_to_degraded);
 115
 116 /*
 117  * ==========================================================================
 118  * Metaslab classes
 119  * ==========================================================================
 120  */
 121 metaslab_class_t *
 122 metaslab_class_create(spa_t *spa, space_map_ops_t *ops)
 123 {
 124         metaslab_class_t *mc;
 125
 126         mc = kmem_zalloc(sizeof (metaslab_class_t), KM_SLEEP);
 127
 128         mc->mc_spa = spa;
 129         mc->mc_rotor = NULL;
 130         mc->mc_ops = ops;
 131
 132         return (mc);
 133 }
 134
 135 void
 136 metaslab_class_destroy(metaslab_class_t *mc)
 137 {
 138         ASSERT(mc->mc_rotor == NULL);
 139         ASSERT(mc->mc_alloc == 0);
 140         ASSERT(mc->mc_deferred == 0);
 141         ASSERT(mc->mc_space == 0);
 142         ASSERT(mc->mc_dspace == 0);
 143
 144         kmem_free(mc, sizeof (metaslab_class_t));
 145 }
 146
 147 int
 148 metaslab_class_validate(metaslab_class_t *mc)
 149 {
 150         metaslab_group_t *mg;
 151         vdev_t *vd;
 152
 153         /*
 154          * Must hold one of the spa_config locks.
 155          */
 156         ASSERT(spa_config_held(mc->mc_spa, SCL_ALL, RW_READER) ||
 157             spa_config_held(mc->mc_spa, SCL_ALL, RW_WRITER));
 158
 159         if ((mg = mc->mc_rotor) == NULL)
 160                 return (0);
 161
 162         do {
 163                 vd = mg->mg_vd;
 164                 ASSERT(vd->vdev_mg != NULL);
 165                 ASSERT3P(vd->vdev_top, ==, vd);
 166                 ASSERT3P(mg->mg_class, ==, mc);
 167                 ASSERT3P(vd->vdev_ops, !=, &vdev_hole_ops);
 168         } while ((mg = mg->mg_next) != mc->mc_rotor);
 169
 170         return (0);
 171 }
 172
 173 void
 174 metaslab_class_space_update(metaslab_class_t *mc, int64_t alloc_delta,
 175     int64_t defer_delta, int64_t space_delta, int64_t dspace_delta)
 176 {
 177         atomic_add_64(&mc->mc_alloc, alloc_delta);
 178         atomic_add_64(&mc->mc_deferred, defer_delta);
 179         atomic_add_64(&mc->mc_space, space_delta);
 180         atomic_add_64(&mc->mc_dspace, dspace_delta);
 181 }
 182
 183 uint64_t
 184 metaslab_class_get_alloc(metaslab_class_t *mc)
 185 {
 186         return (mc->mc_alloc);
 187 }
 188
 189 uint64_t
 190 metaslab_class_get_deferred(metaslab_class_t *mc)
 191 {
 192         return (mc->mc_deferred);
 193 }
 194
 195 uint64_t
 196 metaslab_class_get_space(metaslab_class_t *mc)
 197 {
 198         return (mc->mc_space);
 199 }
 200
 201 uint64_t
 202 metaslab_class_get_dspace(metaslab_class_t *mc)
 203 {
 204         return (spa_deflate(mc->mc_spa) ? mc->mc_dspace : mc->mc_space);
 205 }
 206
 207 /*
 208  * ==========================================================================
 209  * Metaslab groups
 210  * ==========================================================================
 211  */
 212 static int
 213 metaslab_compare(const void *x1, const void *x2)
 214 {
 215         const metaslab_t *m1 = x1;
 216         const metaslab_t *m2 = x2;
 217
 218         if (m1->ms_weight < m2->ms_weight)
 219                 return (1);
 220         if (m1->ms_weight > m2->ms_weight)
 221                 return (-1);
 222
 223         /*
 224          * If the weights are identical, use the offset to force uniqueness.
 225          */
 226         if (m1->ms_map->sm_start < m2->ms_map->sm_start)
 227                 return (-1);
 228         if (m1->ms_map->sm_start > m2->ms_map->sm_start)
 229                 return (1);
 230
 231         ASSERT3P(m1, ==, m2);
 232
 233         return (0);
 234 }
 235
 236 metaslab_group_t *
 237 metaslab_group_create(metaslab_class_t *mc, vdev_t *vd)
 238 {
 239         metaslab_group_t *mg;
 240
 241         mg = kmem_zalloc(sizeof (metaslab_group_t), KM_SLEEP);
 242         mutex_init(&mg->mg_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 243         avl_create(&mg->mg_metaslab_tree, metaslab_compare,
 244             sizeof (metaslab_t), offsetof(struct metaslab, ms_group_node));
 245         mg->mg_vd = vd;
 246         mg->mg_class = mc;
 247         mg->mg_activation_count = 0;
 248
 249         return (mg);
 250 }
 251
 252 void
 253 metaslab_group_destroy(metaslab_group_t *mg)
 254 {
 255         ASSERT(mg->mg_prev == NULL);
 256         ASSERT(mg->mg_next == NULL);
 257         /*
 258          * We may have gone below zero with the activation count
 259          * either because we never activated in the first place or
 260          * because we're done, and possibly removing the vdev.
 261          */
 262         ASSERT(mg->mg_activation_count <= 0);
 263
 264         avl_destroy(&mg->mg_metaslab_tree);
 265         mutex_destroy(&mg->mg_lock);
 266         kmem_free(mg, sizeof (metaslab_group_t));
 267 }
 268
 269 void
 270 metaslab_group_activate(metaslab_group_t *mg)
 271 {
 272         metaslab_class_t *mc = mg->mg_class;
 273         metaslab_group_t *mgprev, *mgnext;
 274
 275         ASSERT(spa_config_held(mc->mc_spa, SCL_ALLOC, RW_WRITER));
 276
 277         ASSERT(mc->mc_rotor != mg);
 278         ASSERT(mg->mg_prev == NULL);
 279         ASSERT(mg->mg_next == NULL);
 280         ASSERT(mg->mg_activation_count <= 0);
 281
 282         if (++mg->mg_activation_count <= 0)
 283                 return;
 284
 285         mg->mg_aliquot = metaslab_aliquot * MAX(1, mg->mg_vd->vdev_children);
 286
 287         if ((mgprev = mc->mc_rotor) == NULL) {
 288                 mg->mg_prev = mg;
 289                 mg->mg_next = mg;
 290         } else {
 291                 mgnext = mgprev->mg_next;
 292                 mg->mg_prev = mgprev;
 293                 mg->mg_next = mgnext;
 294                 mgprev->mg_next = mg;
 295                 mgnext->mg_prev = mg;
 296         }
 297         mc->mc_rotor = mg;
 298 }
 299
 300 void
 301 metaslab_group_passivate(metaslab_group_t *mg)
 302 {
 303         metaslab_class_t *mc = mg->mg_class;
 304         metaslab_group_t *mgprev, *mgnext;
 305
 306         ASSERT(spa_config_held(mc->mc_spa, SCL_ALLOC, RW_WRITER));
 307
 308         if (--mg->mg_activation_count != 0) {
 309                 ASSERT(mc->mc_rotor != mg);
 310                 ASSERT(mg->mg_prev == NULL);
 311                 ASSERT(mg->mg_next == NULL);
 312                 ASSERT(mg->mg_activation_count < 0);
 313                 return;
 314         }
 315
 316         mgprev = mg->mg_prev;
 317         mgnext = mg->mg_next;
 318
 319         if (mg == mgnext) {
 320                 mc->mc_rotor = NULL;
 321         } else {
 322                 mc->mc_rotor = mgnext;
 323                 mgprev->mg_next = mgnext;
 324                 mgnext->mg_prev = mgprev;
 325         }
 326
 327         mg->mg_prev = NULL;
 328         mg->mg_next = NULL;
 329 }
 330
 331 static void
 332 metaslab_group_add(metaslab_group_t *mg, metaslab_t *msp)
 333 {
 334         mutex_enter(&mg->mg_lock);
 335         ASSERT(msp->ms_group == NULL);
 336         msp->ms_group = mg;
 337         msp->ms_weight = 0;
 338         avl_add(&mg->mg_metaslab_tree, msp);
 339         mutex_exit(&mg->mg_lock);
 340 }
 341
 342 static void
 343 metaslab_group_remove(metaslab_group_t *mg, metaslab_t *msp)
 344 {
 345         mutex_enter(&mg->mg_lock);
 346         ASSERT(msp->ms_group == mg);
 347         avl_remove(&mg->mg_metaslab_tree, msp);
 348         msp->ms_group = NULL;
 349         mutex_exit(&mg->mg_lock);
 350 }
 351
 352 static void
 353 metaslab_group_sort(metaslab_group_t *mg, metaslab_t *msp, uint64_t weight)
 354 {
 355         /*
 356          * Although in principle the weight can be any value, in
 357          * practice we do not use values in the range [1, 510].
 358          */
 359         ASSERT(weight >= SPA_MINBLOCKSIZE-1 || weight == 0);
 360         ASSERT(MUTEX_HELD(&msp->ms_lock));
 361
 362         mutex_enter(&mg->mg_lock);
 363         ASSERT(msp->ms_group == mg);
 364         avl_remove(&mg->mg_metaslab_tree, msp);
 365         msp->ms_weight = weight;
 366         avl_add(&mg->mg_metaslab_tree, msp);
 367         mutex_exit(&mg->mg_lock);
 368 }
 369
 370 /*
 371  * ==========================================================================
 372  * Common allocator routines
 373  * ==========================================================================
 374  */
 375 static int
 376 metaslab_segsize_compare(const void *x1, const void *x2)
 377 {
 378         const space_seg_t *s1 = x1;
 379         const space_seg_t *s2 = x2;
 380         uint64_t ss_size1 = s1->ss_end - s1->ss_start;
 381         uint64_t ss_size2 = s2->ss_end - s2->ss_start;
 382
 383         if (ss_size1 < ss_size2)
 384                 return (-1);
 385         if (ss_size1 > ss_size2)
 386                 return (1);
 387
 388         if (s1->ss_start < s2->ss_start)
 389                 return (-1);
 390         if (s1->ss_start > s2->ss_start)
 391                 return (1);
 392
 393         return (0);
 394 }
 395
 396 /*
 397  * This is a helper function that can be used by the allocator to find
 398  * a suitable block to allocate. This will search the specified AVL
 399  * tree looking for a block that matches the specified criteria.
 400  */
 401 static uint64_t
 402 metaslab_block_picker(avl_tree_t *t, uint64_t *cursor, uint64_t size,
 403     uint64_t align)
 404 {
 405         space_seg_t *ss, ssearch;
 406         avl_index_t where;
 407
 408         ssearch.ss_start = *cursor;
 409         ssearch.ss_end = *cursor + size;
 410
 411         ss = avl_find(t, &ssearch, &where);
 412         if (ss == NULL)
 413                 ss = avl_nearest(t, where, AVL_AFTER);
 414
 415         while (ss != NULL) {
 416                 uint64_t offset = P2ROUNDUP(ss->ss_start, align);
 417
 418                 if (offset + size <= ss->ss_end) {
 419                         *cursor = offset + size;
 420                         return (offset);
 421                 }
 422                 ss = AVL_NEXT(t, ss);
 423         }
 424
 425         /*
 426          * If we know we've searched the whole map (*cursor == 0), give up.
 427          * Otherwise, reset the cursor to the beginning and try again.
 428          */
 429         if (*cursor == 0)
 430                 return (-1ULL);
 431
 432         *cursor = 0;
 433         return (metaslab_block_picker(t, cursor, size, align));
 434 }
 435
 436 static void
 437 metaslab_pp_load(space_map_t *sm)
 438 {
 439         space_seg_t *ss;
 440
 441         ASSERT(sm->sm_ppd == NULL);
 442         sm->sm_ppd = kmem_zalloc(64 * sizeof (uint64_t), KM_SLEEP);
 443
 444         sm->sm_pp_root = kmem_alloc(sizeof (avl_tree_t), KM_SLEEP);
 445         avl_create(sm->sm_pp_root, metaslab_segsize_compare,
 446             sizeof (space_seg_t), offsetof(struct space_seg, ss_pp_node));
 447
 448         for (ss = avl_first(&sm->sm_root); ss; ss = AVL_NEXT(&sm->sm_root, ss))
 449                 avl_add(sm->sm_pp_root, ss);
 450 }
 451
 452 static void
 453 metaslab_pp_unload(space_map_t *sm)
 454 {
 455         void *cookie = NULL;
 456
 457         kmem_free(sm->sm_ppd, 64 * sizeof (uint64_t));
 458         sm->sm_ppd = NULL;
 459
 460         while (avl_destroy_nodes(sm->sm_pp_root, &cookie) != NULL) {
 461                 /* tear down the tree */
 462         }
 463
 464         avl_destroy(sm->sm_pp_root);
 465         kmem_free(sm->sm_pp_root, sizeof (avl_tree_t));
 466         sm->sm_pp_root = NULL;
 467 }
 468
 469 /* ARGSUSED */
 470 static void
 471 metaslab_pp_claim(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size)
 472 {
 473         /* No need to update cursor */
 474 }
 475
 476 /* ARGSUSED */
 477 static void
 478 metaslab_pp_free(space_map_t *sm, uint64_t start, uint64_t size)
 479 {
 480         /* No need to update cursor */
 481 }
 482
 483 /*
 484  * Return the maximum contiguous segment within the metaslab.
 485  */
 486 uint64_t
 487 metaslab_pp_maxsize(space_map_t *sm)
 488 {
 489         avl_tree_t *t = sm->sm_pp_root;
 490         space_seg_t *ss;
 491
 492         if (t == NULL || (ss = avl_last(t)) == NULL)
 493                 return (0ULL);
 494
 495         return (ss->ss_end - ss->ss_start);
 496 }
 497
 498 /*
 499  * ==========================================================================
 500  * The first-fit block allocator
 501  * ==========================================================================
 502  */
 503 static uint64_t
 504 metaslab_ff_alloc(space_map_t *sm, uint64_t size)
 505 {
 506         avl_tree_t *t = &sm->sm_root;
 507         uint64_t align = size & -size;
 508         uint64_t *cursor = (uint64_t *)sm->sm_ppd + highbit(align) - 1;
 509
 510         return (metaslab_block_picker(t, cursor, size, align));
 511 }
 512
 513 /* ARGSUSED */
 514 boolean_t
 515 metaslab_ff_fragmented(space_map_t *sm)
 516 {
 517         return (B_TRUE);
 518 }
 519
 520 static space_map_ops_t metaslab_ff_ops = {
 521         metaslab_pp_load,
 522         metaslab_pp_unload,
 523         metaslab_ff_alloc,
 524         metaslab_pp_claim,
 525         metaslab_pp_free,
 526         metaslab_pp_maxsize,
 527         metaslab_ff_fragmented
 528 };
 529
 530 /*
 531  * ==========================================================================
 532  * Dynamic block allocator -
 533  * Uses the first fit allocation scheme until space get low and then
 534  * adjusts to a best fit allocation method. Uses metaslab_df_alloc_threshold
 535  * and metaslab_df_free_pct to determine when to switch the allocation scheme.
 536  * ==========================================================================
 537  */
 538 static uint64_t
 539 metaslab_df_alloc(space_map_t *sm, uint64_t size)
 540 {
 541         avl_tree_t *t = &sm->sm_root;
 542         uint64_t align = size & -size;
 543         uint64_t *cursor = (uint64_t *)sm->sm_ppd + highbit(align) - 1;
 544         uint64_t max_size = metaslab_pp_maxsize(sm);
 545         int free_pct = sm->sm_space * 100 / sm->sm_size;
 546
 547         ASSERT(MUTEX_HELD(sm->sm_lock));
 548         ASSERT3U(avl_numnodes(&sm->sm_root), ==, avl_numnodes(sm->sm_pp_root));
 549
 550         if (max_size < size)
 551                 return (-1ULL);
 552
 553         /*
 554          * If we're running low on space switch to using the size
 555          * sorted AVL tree (best-fit).
 556          */
 557         if (max_size < metaslab_df_alloc_threshold ||
 558             free_pct < metaslab_df_free_pct) {
 559                 t = sm->sm_pp_root;
 560                 *cursor = 0;
 561         }
 562
 563         return (metaslab_block_picker(t, cursor, size, 1ULL));
 564 }
 565
 566 static boolean_t
 567 metaslab_df_fragmented(space_map_t *sm)
 568 {
 569         uint64_t max_size = metaslab_pp_maxsize(sm);
 570         int free_pct = sm->sm_space * 100 / sm->sm_size;
 571
 572         if (max_size >= metaslab_df_alloc_threshold &&
 573             free_pct >= metaslab_df_free_pct)
 574                 return (B_FALSE);
 575
 576         return (B_TRUE);
 577 }
 578
 579 static space_map_ops_t metaslab_df_ops = {
 580         metaslab_pp_load,
 581         metaslab_pp_unload,
 582         metaslab_df_alloc,
 583         metaslab_pp_claim,
 584         metaslab_pp_free,
 585         metaslab_pp_maxsize,
 586         metaslab_df_fragmented
 587 };
 588
 589 /*
 590  * ==========================================================================
 591  * Other experimental allocators
 592  * ==========================================================================
 593  */
 594 static uint64_t
 595 metaslab_cdf_alloc(space_map_t *sm, uint64_t size)
 596 {
 597         avl_tree_t *t = &sm->sm_root;
 598         uint64_t *cursor = (uint64_t *)sm->sm_ppd;
 599         uint64_t *extent_end = (uint64_t *)sm->sm_ppd + 1;
 600         uint64_t max_size = metaslab_pp_maxsize(sm);
 601         uint64_t rsize = size;
 602         uint64_t offset = 0;
 603
 604         ASSERT(MUTEX_HELD(sm->sm_lock));
 605         ASSERT3U(avl_numnodes(&sm->sm_root), ==, avl_numnodes(sm->sm_pp_root));
 606
 607         if (max_size < size)
 608                 return (-1ULL);
 609
 610         ASSERT3U(*extent_end, >=, *cursor);
 611
 612         /*
 613          * If we're running low on space switch to using the size
 614          * sorted AVL tree (best-fit).
 615          */
 616         if ((*cursor + size) > *extent_end) {
 617
 618                 t = sm->sm_pp_root;
 619                 *cursor = *extent_end = 0;
 620
 621                 if (max_size > 2 * SPA_MAXBLOCKSIZE)
 622                         rsize = MIN(metaslab_min_alloc_size, max_size);
 623                 offset = metaslab_block_picker(t, extent_end, rsize, 1ULL);
 624                 if (offset != -1)
 625                         *cursor = offset + size;
 626         } else {
 627                 offset = metaslab_block_picker(t, cursor, rsize, 1ULL);
 628         }
 629         ASSERT3U(*cursor, <=, *extent_end);
 630         return (offset);
 631 }
 632
 633 static boolean_t
 634 metaslab_cdf_fragmented(space_map_t *sm)
 635 {
 636         uint64_t max_size = metaslab_pp_maxsize(sm);
 637
 638         if (max_size > (metaslab_min_alloc_size * 10))
 639                 return (B_FALSE);
 640         return (B_TRUE);
 641 }
 642
 643 static space_map_ops_t metaslab_cdf_ops = {
 644         metaslab_pp_load,
 645         metaslab_pp_unload,
 646         metaslab_cdf_alloc,
 647         metaslab_pp_claim,
 648         metaslab_pp_free,
 649         metaslab_pp_maxsize,
 650         metaslab_cdf_fragmented
 651 };
 652
 653 uint64_t metaslab_ndf_clump_shift = 4;
 654
 655 static uint64_t
 656 metaslab_ndf_alloc(space_map_t *sm, uint64_t size)
 657 {
 658         avl_tree_t *t = &sm->sm_root;
 659         avl_index_t where;
 660         space_seg_t *ss, ssearch;
 661         uint64_t hbit = highbit(size);
 662         uint64_t *cursor = (uint64_t *)sm->sm_ppd + hbit - 1;
 663         uint64_t max_size = metaslab_pp_maxsize(sm);
 664
 665         ASSERT(MUTEX_HELD(sm->sm_lock));
 666         ASSERT3U(avl_numnodes(&sm->sm_root), ==, avl_numnodes(sm->sm_pp_root));
 667
 668         if (max_size < size)
 669                 return (-1ULL);
 670
 671         ssearch.ss_start = *cursor;
 672         ssearch.ss_end = *cursor + size;
 673
 674         ss = avl_find(t, &ssearch, &where);
 675         if (ss == NULL || (ss->ss_start + size > ss->ss_end)) {
 676                 t = sm->sm_pp_root;
 677
 678                 ssearch.ss_start = 0;
 679                 ssearch.ss_end = MIN(max_size,
 680                     1ULL << (hbit + metaslab_ndf_clump_shift));
 681                 ss = avl_find(t, &ssearch, &where);
 682                 if (ss == NULL)
 683                         ss = avl_nearest(t, where, AVL_AFTER);
 684                 ASSERT(ss != NULL);
 685         }
 686
 687         if (ss != NULL) {
 688                 if (ss->ss_start + size <= ss->ss_end) {
 689                         *cursor = ss->ss_start + size;
 690                         return (ss->ss_start);
 691                 }
 692         }
 693         return (-1ULL);
 694 }
 695
 696 static boolean_t
 697 metaslab_ndf_fragmented(space_map_t *sm)
 698 {
 699         uint64_t max_size = metaslab_pp_maxsize(sm);
 700
 701         if (max_size > (metaslab_min_alloc_size << metaslab_ndf_clump_shift))
 702                 return (B_FALSE);
 703         return (B_TRUE);
 704 }
 705
 706
 707 static space_map_ops_t metaslab_ndf_ops = {
 708         metaslab_pp_load,
 709         metaslab_pp_unload,
 710         metaslab_ndf_alloc,
 711         metaslab_pp_claim,
 712         metaslab_pp_free,
 713         metaslab_pp_maxsize,
 714         metaslab_ndf_fragmented
 715 };
 716
 717 space_map_ops_t *zfs_metaslab_ops = &metaslab_df_ops;
 718
 719 /*
 720  * ==========================================================================
 721  * Metaslabs
 722  * ==========================================================================
 723  */
 724 metaslab_t *
 725 metaslab_init(metaslab_group_t *mg, space_map_obj_t *smo,
 726         uint64_t start, uint64_t size, uint64_t txg)
 727 {
 728         vdev_t *vd = mg->mg_vd;
 729         metaslab_t *msp;
 730
 731         msp = kmem_zalloc(sizeof (metaslab_t), KM_SLEEP);
 732         mutex_init(&msp->ms_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 733
 734         msp->ms_smo_syncing = *smo;
 735
 736         /*
 737          * We create the main space map here, but we don't create the
 738          * allocmaps and freemaps until metaslab_sync_done().  This serves
 739          * two purposes: it allows metaslab_sync_done() to detect the
 740          * addition of new space; and for debugging, it ensures that we'd
 741          * data fault on any attempt to use this metaslab before it's ready.
 742          */
 743         msp->ms_map = kmem_zalloc(sizeof (space_map_t), KM_SLEEP);
 744         space_map_create(msp->ms_map, start, size,
 745             vd->vdev_ashift, &msp->ms_lock);
 746
 747         metaslab_group_add(mg, msp);
 748
 749         if (metaslab_debug && smo->smo_object != 0) {
 750                 mutex_enter(&msp->ms_lock);
 751                 VERIFY(space_map_load(msp->ms_map, mg->mg_class->mc_ops,
 752                     SM_FREE, smo, spa_meta_objset(vd->vdev_spa)) == 0);
 753                 mutex_exit(&msp->ms_lock);
 754         }
 755
 756         /*
 757          * If we're opening an existing pool (txg == 0) or creating
 758          * a new one (txg == TXG_INITIAL), all space is available now.
 759          * If we're adding space to an existing pool, the new space
 760          * does not become available until after this txg has synced.
 761          */
 762         if (txg <= TXG_INITIAL)
 763                 metaslab_sync_done(msp, 0);
 764
 765         if (txg != 0) {
 766                 vdev_dirty(vd, 0, NULL, txg);
 767                 vdev_dirty(vd, VDD_METASLAB, msp, txg);
 768         }
 769
 770         return (msp);
 771 }
 772
 773 void
 774 metaslab_fini(metaslab_t *msp)
 775 {
 776         metaslab_group_t *mg = msp->ms_group;
 777
 778         vdev_space_update(mg->mg_vd,
 779             -msp->ms_smo.smo_alloc, 0, -msp->ms_map->sm_size);
 780
 781         metaslab_group_remove(mg, msp);
 782
 783         mutex_enter(&msp->ms_lock);
 784
 785         space_map_unload(msp->ms_map);
 786         space_map_destroy(msp->ms_map);
 787         kmem_free(msp->ms_map, sizeof (*msp->ms_map));
 788
 789         for (int t = 0; t < TXG_SIZE; t++) {
 790                 space_map_destroy(msp->ms_allocmap[t]);
 791                 space_map_destroy(msp->ms_freemap[t]);
 792                 kmem_free(msp->ms_allocmap[t], sizeof (*msp->ms_allocmap[t]));
 793                 kmem_free(msp->ms_freemap[t], sizeof (*msp->ms_freemap[t]));
 794         }
 795
 796         for (int t = 0; t < TXG_DEFER_SIZE; t++) {
 797                 space_map_destroy(msp->ms_defermap[t]);
 798                 kmem_free(msp->ms_defermap[t], sizeof (*msp->ms_defermap[t]));
 799         }
 800
 801         ASSERT0(msp->ms_deferspace);
 802
 803         mutex_exit(&msp->ms_lock);
 804         mutex_destroy(&msp->ms_lock);
 805
 806         kmem_free(msp, sizeof (metaslab_t));
 807 }
 808
 809 #define METASLAB_WEIGHT_PRIMARY         (1ULL << 63)
 810 #define METASLAB_WEIGHT_SECONDARY       (1ULL << 62)
 811 #define METASLAB_ACTIVE_MASK            \
 812         (METASLAB_WEIGHT_PRIMARY | METASLAB_WEIGHT_SECONDARY)
 813
 814 static uint64_t
 815 metaslab_weight(metaslab_t *msp)
 816 {
 817         metaslab_group_t *mg = msp->ms_group;
 818         space_map_t *sm = msp->ms_map;
 819         space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo;
 820         vdev_t *vd = mg->mg_vd;
 821         uint64_t weight, space;
 822
 823         ASSERT(MUTEX_HELD(&msp->ms_lock));
 824
 825         /*
 826          * This vdev is in the process of being removed so there is nothing
 827          * for us to do here.
 828          */
 829         if (vd->vdev_removing) {
 830                 ASSERT0(smo->smo_alloc);
 831                 ASSERT0(vd->vdev_ms_shift);
 832                 return (0);
 833         }
 834
 835         /*
 836          * The baseline weight is the metaslab's free space.
 837          */
 838         space = sm->sm_size - smo->smo_alloc;
 839         weight = space;
 840
 841         /*
 842          * Modern disks have uniform bit density and constant angular velocity.
 843          * Therefore, the outer recording zones are faster (higher bandwidth)
 844          * than the inner zones by the ratio of outer to inner track diameter,
 845          * which is typically around 2:1.  We account for this by assigning
 846          * higher weight to lower metaslabs (multiplier ranging from 2x to 1x).
 847          * In effect, this means that we'll select the metaslab with the most
 848          * free bandwidth rather than simply the one with the most free space.
 849          */
 850         weight = 2 * weight -
 851             ((sm->sm_start >> vd->vdev_ms_shift) * weight) / vd->vdev_ms_count;
 852         ASSERT(weight >= space && weight <= 2 * space);
 853
 854         /*
 855          * For locality, assign higher weight to metaslabs which have
 856          * a lower offset than what we've already activated.
 857          */
 858         if (sm->sm_start <= mg->mg_bonus_area)
 859                 weight *= (metaslab_smo_bonus_pct / 100);
 860         ASSERT(weight >= space &&
 861             weight <= 2 * (metaslab_smo_bonus_pct / 100) * space);
 862
 863         if (sm->sm_loaded && !sm->sm_ops->smop_fragmented(sm)) {
 864                 /*
 865                  * If this metaslab is one we're actively using, adjust its
 866                  * weight to make it preferable to any inactive metaslab so
 867                  * we'll polish it off.
 868                  */
 869                 weight |= (msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK);
 870         }
 871         return (weight);
 872 }
 873
 874 static void
 875 metaslab_prefetch(metaslab_group_t *mg)
 876 {
 877         spa_t *spa = mg->mg_vd->vdev_spa;
 878         metaslab_t *msp;
 879         avl_tree_t *t = &mg->mg_metaslab_tree;
 880         int m;
 881
 882         mutex_enter(&mg->mg_lock);
 883
 884         /*
 885          * Prefetch the next potential metaslabs
 886          */
 887         for (msp = avl_first(t), m = 0; msp; msp = AVL_NEXT(t, msp), m++) {
 888                 space_map_t *sm = msp->ms_map;
 889                 space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo;
 890
 891                 /* If we have reached our prefetch limit then we're done */
 892                 if (m >= metaslab_prefetch_limit)
 893                         break;
 894
 895                 if (!sm->sm_loaded && smo->smo_object != 0) {
 896                         mutex_exit(&mg->mg_lock);
 897                         dmu_prefetch(spa_meta_objset(spa), smo->smo_object,
 898                             0ULL, smo->smo_objsize);
 899                         mutex_enter(&mg->mg_lock);
 900                 }
 901         }
 902         mutex_exit(&mg->mg_lock);
 903 }
 904
 905 static int
 906 metaslab_activate(metaslab_t *msp, uint64_t activation_weight)
 907 {
 908         metaslab_group_t *mg = msp->ms_group;
 909         space_map_t *sm = msp->ms_map;
 910         space_map_ops_t *sm_ops = msp->ms_group->mg_class->mc_ops;
 911
 912         ASSERT(MUTEX_HELD(&msp->ms_lock));
 913
 914         if ((msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK) == 0) {
 915                 space_map_load_wait(sm);
 916                 if (!sm->sm_loaded) {
 917                         space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo;
 918
 919                         int error = space_map_load(sm, sm_ops, SM_FREE, smo,
 920                             spa_meta_objset(msp->ms_group->mg_vd->vdev_spa));
 921                         if (error)  {
 922                                 metaslab_group_sort(msp->ms_group, msp, 0);
 923                                 return (error);
 924                         }
 925                         for (int t = 0; t < TXG_DEFER_SIZE; t++)
 926                                 space_map_walk(msp->ms_defermap[t],
 927                                     space_map_claim, sm);
 928
 929                 }
 930
 931                 /*
 932                  * Track the bonus area as we activate new metaslabs.
 933                  */
 934                 if (sm->sm_start > mg->mg_bonus_area) {
 935                         mutex_enter(&mg->mg_lock);
 936                         mg->mg_bonus_area = sm->sm_start;
 937                         mutex_exit(&mg->mg_lock);
 938                 }
 939
 940                 metaslab_group_sort(msp->ms_group, msp,
 941                     msp->ms_weight | activation_weight);
 942         }
 943         ASSERT(sm->sm_loaded);
 944         ASSERT(msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK);
 945
 946         return (0);
 947 }
 948
 949 static void
 950 metaslab_passivate(metaslab_t *msp, uint64_t size)
 951 {
 952         /*
 953          * If size < SPA_MINBLOCKSIZE, then we will not allocate from
 954          * this metaslab again.  In that case, it had better be empty,
 955          * or we would be leaving space on the table.
 956          */
 957         ASSERT(size >= SPA_MINBLOCKSIZE || msp->ms_map->sm_space == 0);
 958         metaslab_group_sort(msp->ms_group, msp, MIN(msp->ms_weight, size));
 959         ASSERT((msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK) == 0);
 960 }
 961
 962 /*
 963  * Determine if the in-core space map representation can be condensed on-disk.
 964  * We would like to use the following criteria to make our decision:
 965  *
 966  * 1. The size of the space map object should not dramatically increase as a
 967  * result of writing out our in-core free map.
 968  *
 969  * 2. The minimal on-disk space map representation is zfs_condense_pct/100
 970  * times the size than the in-core representation (i.e. zfs_condense_pct = 110
 971  * and in-core = 1MB, minimal = 1.1.MB).
 972  *
 973  * Checking the first condition is tricky since we don't want to walk
 974  * the entire AVL tree calculating the estimated on-disk size. Instead we
 975  * use the size-ordered AVL tree in the space map and calculate the
 976  * size required for the largest segment in our in-core free map. If the
 977  * size required to represent that segment on disk is larger than the space
 978  * map object then we avoid condensing this map.
 979  *
 980  * To determine the second criterion we use a best-case estimate and assume
 981  * each segment can be represented on-disk as a single 64-bit entry. We refer
 982  * to this best-case estimate as the space map's minimal form.
 983  */
 984 static boolean_t
 985 metaslab_should_condense(metaslab_t *msp)
 986 {
 987         space_map_t *sm = msp->ms_map;
 988         space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo_syncing;
 989         space_seg_t *ss;
 990         uint64_t size, entries, segsz;
 991
 992         ASSERT(MUTEX_HELD(&msp->ms_lock));
 993         ASSERT(sm->sm_loaded);
 994
 995         /*
 996          * Use the sm_pp_root AVL tree, which is ordered by size, to obtain
 997          * the largest segment in the in-core free map. If the tree is
 998          * empty then we should condense the map.
 999          */
1000         ss = avl_last(sm->sm_pp_root);
1001         if (ss == NULL)
1002                 return (B_TRUE);
1003
1004         /*
1005          * Calculate the number of 64-bit entries this segment would
1006          * require when written to disk. If this single segment would be
1007          * larger on-disk than the entire current on-disk structure, then
1008          * clearly condensing will increase the on-disk structure size.
1009          */
1010         size = (ss->ss_end - ss->ss_start) >> sm->sm_shift;
1011         entries = size / (MIN(size, SM_RUN_MAX));
1012         segsz = entries * sizeof (uint64_t);
1013
1014         return (segsz <= smo->smo_objsize &&
1015             smo->smo_objsize >= (zfs_condense_pct *
1016             sizeof (uint64_t) * avl_numnodes(&sm->sm_root)) / 100);
1017 }
1018
1019 /*
1020  * Condense the on-disk space map representation to its minimized form.
1021  * The minimized form consists of a small number of allocations followed by
1022  * the in-core free map.
1023  */
1024 static void
1025 metaslab_condense(metaslab_t *msp, uint64_t txg, dmu_tx_t *tx)
1026 {
1027         spa_t *spa = msp->ms_group->mg_vd->vdev_spa;
1028         space_map_t *freemap = msp->ms_freemap[txg & TXG_MASK];
1029         space_map_t condense_map;
1030         space_map_t *sm = msp->ms_map;
1031         objset_t *mos = spa_meta_objset(spa);
1032         space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo_syncing;
1033
1034         ASSERT(MUTEX_HELD(&msp->ms_lock));
1035         ASSERT3U(spa_sync_pass(spa), ==, 1);
1036         ASSERT(sm->sm_loaded);
1037
1038         spa_dbgmsg(spa, "condensing: txg %llu, msp[%llu] %p, "
1039             "smo size %llu, segments %lu", txg,
1040             (msp->ms_map->sm_start / msp->ms_map->sm_size), msp,
1041             smo->smo_objsize, avl_numnodes(&sm->sm_root));
1042
1043         /*
1044          * Create an map that is a 100% allocated map. We remove segments
1045          * that have been freed in this txg, any deferred frees that exist,
1046          * and any allocation in the future. Removing segments should be
1047          * a relatively inexpensive operation since we expect these maps to
1048          * a small number of nodes.
1049          */
1050         space_map_create(&condense_map, sm->sm_start, sm->sm_size,
1051             sm->sm_shift, sm->sm_lock);
1052         space_map_add(&condense_map, condense_map.sm_start,
1053             condense_map.sm_size);
1054
1055         /*
1056          * Remove what's been freed in this txg from the condense_map.
1057          * Since we're in sync_pass 1, we know that all the frees from
1058          * this txg are in the freemap.
1059          */
1060         space_map_walk(freemap, space_map_remove, &condense_map);
1061
1062         for (int t = 0; t < TXG_DEFER_SIZE; t++)
1063                 space_map_walk(msp->ms_defermap[t],
1064                     space_map_remove, &condense_map);
1065
1066         for (int t = 1; t < TXG_CONCURRENT_STATES; t++)
1067                 space_map_walk(msp->ms_allocmap[(txg + t) & TXG_MASK],
1068                     space_map_remove, &condense_map);
1069
1070         /*
1071          * We're about to drop the metaslab's lock thus allowing
1072          * other consumers to change it's content. Set the
1073          * space_map's sm_condensing flag to ensure that
1074          * allocations on this metaslab do not occur while we're
1075          * in the middle of committing it to disk. This is only critical
1076          * for the ms_map as all other space_maps use per txg
1077          * views of their content.
1078          */
1079         sm->sm_condensing = B_TRUE;
1080
1081         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1082         space_map_truncate(smo, mos, tx);
1083         mutex_enter(&msp->ms_lock);
1084
1085         /*
1086          * While we would ideally like to create a space_map representation
1087          * that consists only of allocation records, doing so can be
1088          * prohibitively expensive because the in-core free map can be
1089          * large, and therefore computationally expensive to subtract
1090          * from the condense_map. Instead we sync out two maps, a cheap
1091          * allocation only map followed by the in-core free map. While not
1092          * optimal, this is typically close to optimal, and much cheaper to
1093          * compute.
1094          */
1095         space_map_sync(&condense_map, SM_ALLOC, smo, mos, tx);
1096         space_map_vacate(&condense_map, NULL, NULL);
1097         space_map_destroy(&condense_map);
1098
1099         space_map_sync(sm, SM_FREE, smo, mos, tx);
1100         sm->sm_condensing = B_FALSE;
1101
1102         spa_dbgmsg(spa, "condensed: txg %llu, msp[%llu] %p, "
1103             "smo size %llu", txg,
1104             (msp->ms_map->sm_start / msp->ms_map->sm_size), msp,
1105             smo->smo_objsize);
1106 }
1107
1108 /*
1109  * Write a metaslab to disk in the context of the specified transaction group.
1110  */
1111 void
1112 metaslab_sync(metaslab_t *msp, uint64_t txg)
1113 {
1114         vdev_t *vd = msp->ms_group->mg_vd;
1115         spa_t *spa = vd->vdev_spa;
1116         objset_t *mos = spa_meta_objset(spa);
1117         space_map_t *allocmap = msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK];
1118         space_map_t **freemap = &msp->ms_freemap[txg & TXG_MASK];
1119         space_map_t **freed_map = &msp->ms_freemap[TXG_CLEAN(txg) & TXG_MASK];
1120         space_map_t *sm = msp->ms_map;
1121         space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo_syncing;
1122         dmu_buf_t *db;
1123         dmu_tx_t *tx;
1124
1125         ASSERT(!vd->vdev_ishole);
1126
1127         /*
1128          * This metaslab has just been added so there's no work to do now.
1129          */
1130         if (*freemap == NULL) {
1131                 ASSERT3P(allocmap, ==, NULL);
1132                 return;
1133         }
1134
1135         ASSERT3P(allocmap, !=, NULL);
1136         ASSERT3P(*freemap, !=, NULL);
1137         ASSERT3P(*freed_map, !=, NULL);
1138
1139         if (allocmap->sm_space == 0 && (*freemap)->sm_space == 0)
1140                 return;
1141
1142         /*
1143          * The only state that can actually be changing concurrently with
1144          * metaslab_sync() is the metaslab's ms_map.  No other thread can
1145          * be modifying this txg's allocmap, freemap, freed_map, or smo.
1146          * Therefore, we only hold ms_lock to satify space_map ASSERTs.
1147          * We drop it whenever we call into the DMU, because the DMU
1148          * can call down to us (e.g. via zio_free()) at any time.
1149          */
1150
1151         tx = dmu_tx_create_assigned(spa_get_dsl(spa), txg);
1152
1153         if (smo->smo_object == 0) {
1154                 ASSERT(smo->smo_objsize == 0);
1155                 ASSERT(smo->smo_alloc == 0);
1156                 smo->smo_object = dmu_object_alloc(mos,
1157                     DMU_OT_SPACE_MAP, 1 << SPACE_MAP_BLOCKSHIFT,
1158                     DMU_OT_SPACE_MAP_HEADER, sizeof (*smo), tx);
1159                 ASSERT(smo->smo_object != 0);
1160                 dmu_write(mos, vd->vdev_ms_array, sizeof (uint64_t) *
1161                     (sm->sm_start >> vd->vdev_ms_shift),
1162                     sizeof (uint64_t), &smo->smo_object, tx);
1163         }
1164
1165         mutex_enter(&msp->ms_lock);
1166
1167         if (sm->sm_loaded && spa_sync_pass(spa) == 1 &&
1168             metaslab_should_condense(msp)) {
1169                 metaslab_condense(msp, txg, tx);
1170         } else {
1171                 space_map_sync(allocmap, SM_ALLOC, smo, mos, tx);
1172                 space_map_sync(*freemap, SM_FREE, smo, mos, tx);
1173         }
1174
1175         space_map_vacate(allocmap, NULL, NULL);
1176
1177         /*
1178          * For sync pass 1, we avoid walking the entire space map and
1179          * instead will just swap the pointers for freemap and
1180          * freed_map. We can safely do this since the freed_map is
1181          * guaranteed to be empty on the initial pass.
1182          */
1183         if (spa_sync_pass(spa) == 1) {
1184                 ASSERT0((*freed_map)->sm_space);
1185                 ASSERT0(avl_numnodes(&(*freed_map)->sm_root));
1186                 space_map_swap(freemap, freed_map);
1187         } else {
1188                 space_map_vacate(*freemap, space_map_add, *freed_map);
1189         }
1190
1191         ASSERT0(msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK]->sm_space);
1192         ASSERT0(msp->ms_freemap[txg & TXG_MASK]->sm_space);
1193
1194         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1195
1196         VERIFY0(dmu_bonus_hold(mos, smo->smo_object, FTAG, &db));
1197         dmu_buf_will_dirty(db, tx);
1198         ASSERT3U(db->db_size, >=, sizeof (*smo));
1199         bcopy(smo, db->db_data, sizeof (*smo));
1200         dmu_buf_rele(db, FTAG);
1201
1202         dmu_tx_commit(tx);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * Called after a transaction group has completely synced to mark
1207  * all of the metaslab's free space as usable.
1208  */
1209 void
1210 metaslab_sync_done(metaslab_t *msp, uint64_t txg)
1211 {
1212         space_map_obj_t *smo = &msp->ms_smo;
1213         space_map_obj_t *smosync = &msp->ms_smo_syncing;
1214         space_map_t *sm = msp->ms_map;
1215         space_map_t **freed_map = &msp->ms_freemap[TXG_CLEAN(txg) & TXG_MASK];
1216         space_map_t **defer_map = &msp->ms_defermap[txg % TXG_DEFER_SIZE];
1217         metaslab_group_t *mg = msp->ms_group;
1218         vdev_t *vd = mg->mg_vd;
1219         int64_t alloc_delta, defer_delta;
1220
1221         ASSERT(!vd->vdev_ishole);
1222
1223         mutex_enter(&msp->ms_lock);
1224
1225         /*
1226          * If this metaslab is just becoming available, initialize its
1227          * allocmaps, freemaps, and defermap and add its capacity to the vdev.
1228          */
1229         if (*freed_map == NULL) {
1230                 ASSERT(*defer_map == NULL);
1231                 for (int t = 0; t < TXG_SIZE; t++) {
1232                         msp->ms_allocmap[t] = kmem_zalloc(sizeof (space_map_t),
1233                             KM_SLEEP);
1234                         space_map_create(msp->ms_allocmap[t], sm->sm_start,
1235                             sm->sm_size, sm->sm_shift, sm->sm_lock);
1236                         msp->ms_freemap[t] = kmem_zalloc(sizeof (space_map_t),
1237                             KM_SLEEP);
1238                         space_map_create(msp->ms_freemap[t], sm->sm_start,
1239                             sm->sm_size, sm->sm_shift, sm->sm_lock);
1240                 }
1241
1242                 for (int t = 0; t < TXG_DEFER_SIZE; t++) {
1243                         msp->ms_defermap[t] = kmem_zalloc(sizeof (space_map_t),
1244                             KM_SLEEP);
1245                         space_map_create(msp->ms_defermap[t], sm->sm_start,
1246                             sm->sm_size, sm->sm_shift, sm->sm_lock);
1247                 }
1248
1249                 freed_map = &msp->ms_freemap[TXG_CLEAN(txg) & TXG_MASK];
1250                 defer_map = &msp->ms_defermap[txg % TXG_DEFER_SIZE];
1251
1252                 vdev_space_update(vd, 0, 0, sm->sm_size);
1253         }
1254
1255         alloc_delta = smosync->smo_alloc - smo->smo_alloc;
1256         defer_delta = (*freed_map)->sm_space - (*defer_map)->sm_space;
1257
1258         vdev_space_update(vd, alloc_delta + defer_delta, defer_delta, 0);
1259
1260         ASSERT(msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK]->sm_space == 0);
1261         ASSERT(msp->ms_freemap[txg & TXG_MASK]->sm_space == 0);
1262
1263         /*
1264          * If there's a space_map_load() in progress, wait for it to complete
1265          * so that we have a consistent view of the in-core space map.
1266          */
1267         space_map_load_wait(sm);
1268
1269         /*
1270          * Move the frees from the defer_map to this map (if it's loaded).
1271          * Swap the freed_map and the defer_map -- this is safe to do
1272          * because we've just emptied out the defer_map.
1273          */
1274         space_map_vacate(*defer_map, sm->sm_loaded ? space_map_free : NULL, sm);
1275         ASSERT0((*defer_map)->sm_space);
1276         ASSERT0(avl_numnodes(&(*defer_map)->sm_root));
1277         space_map_swap(freed_map, defer_map);
1278
1279         *smo = *smosync;
1280
1281         msp->ms_deferspace += defer_delta;
1282         ASSERT3S(msp->ms_deferspace, >=, 0);
1283         ASSERT3S(msp->ms_deferspace, <=, sm->sm_size);
1284         if (msp->ms_deferspace != 0) {
1285                 /*
1286                  * Keep syncing this metaslab until all deferred frees
1287                  * are back in circulation.
1288                  */
1289                 vdev_dirty(vd, VDD_METASLAB, msp, txg + 1);
1290         }
1291
1292         /*
1293          * If the map is loaded but no longer active, evict it as soon as all
1294          * future allocations have synced.  (If we unloaded it now and then
1295          * loaded a moment later, the map wouldn't reflect those allocations.)
1296          */
1297         if (sm->sm_loaded && (msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK) == 0) {
1298                 int evictable = 1;
1299
1300                 for (int t = 1; t < TXG_CONCURRENT_STATES; t++)
1301                         if (msp->ms_allocmap[(txg + t) & TXG_MASK]->sm_space)
1302                                 evictable = 0;
1303
1304                 if (evictable && !metaslab_debug)
1305                         space_map_unload(sm);
1306         }
1307
1308         metaslab_group_sort(mg, msp, metaslab_weight(msp));
1309
1310         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1311 }
1312
1313 void
1314 metaslab_sync_reassess(metaslab_group_t *mg)
1315 {
1316         vdev_t *vd = mg->mg_vd;
1317         int64_t failures = mg->mg_alloc_failures;
1318
1319         /*
1320          * Re-evaluate all metaslabs which have lower offsets than the
1321          * bonus area.
1322          */
1323         for (int m = 0; m < vd->vdev_ms_count; m++) {
1324                 metaslab_t *msp = vd->vdev_ms[m];
1325
1326                 if (msp->ms_map->sm_start > mg->mg_bonus_area)
1327                         break;
1328
1329                 mutex_enter(&msp->ms_lock);
1330                 metaslab_group_sort(mg, msp, metaslab_weight(msp));
1331                 mutex_exit(&msp->ms_lock);
1332         }
1333
1334         atomic_add_64(&mg->mg_alloc_failures, -failures);
1335
1336         /*
1337          * Prefetch the next potential metaslabs
1338          */
1339         metaslab_prefetch(mg);
1340 }
1341
1342 static uint64_t
1343 metaslab_distance(metaslab_t *msp, dva_t *dva)
1344 {
1345         uint64_t ms_shift = msp->ms_group->mg_vd->vdev_ms_shift;
1346         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva) >> ms_shift;
1347         uint64_t start = msp->ms_map->sm_start >> ms_shift;
1348
1349         if (msp->ms_group->mg_vd->vdev_id != DVA_GET_VDEV(dva))
1350                 return (1ULL << 63);
1351
1352         if (offset < start)
1353                 return ((start - offset) << ms_shift);
1354         if (offset > start)
1355                 return ((offset - start) << ms_shift);
1356         return (0);
1357 }
1358
1359 static uint64_t
1360 metaslab_group_alloc(metaslab_group_t *mg, uint64_t psize, uint64_t asize,
1361     uint64_t txg, uint64_t min_distance, dva_t *dva, int d, int flags)
1362 {
1363         spa_t *spa = mg->mg_vd->vdev_spa;
1364         metaslab_t *msp = NULL;
1365         uint64_t offset = -1ULL;
1366         avl_tree_t *t = &mg->mg_metaslab_tree;
1367         uint64_t activation_weight;
1368         uint64_t target_distance;
1369         int i;
1370
1371         activation_weight = METASLAB_WEIGHT_PRIMARY;
1372         for (i = 0; i < d; i++) {
1373                 if (DVA_GET_VDEV(&dva[i]) == mg->mg_vd->vdev_id) {
1374                         activation_weight = METASLAB_WEIGHT_SECONDARY;
1375                         break;
1376                 }
1377         }
1378
1379         for (;;) {
1380                 boolean_t was_active;
1381
1382                 mutex_enter(&mg->mg_lock);
1383                 for (msp = avl_first(t); msp; msp = AVL_NEXT(t, msp)) {
1384                         if (msp->ms_weight < asize) {
1385                                 spa_dbgmsg(spa, "%s: failed to meet weight "
1386                                     "requirement: vdev %llu, txg %llu, mg %p, "
1387                                     "msp %p, psize %llu, asize %llu, "
1388                                     "failures %llu, weight %llu",
1389                                     spa_name(spa), mg->mg_vd->vdev_id, txg,
1390                                     mg, msp, psize, asize,
1391                                     mg->mg_alloc_failures, msp->ms_weight);
1392                                 mutex_exit(&mg->mg_lock);
1393                                 return (-1ULL);
1394                         }
1395
1396                         /*
1397                          * If the selected metaslab is condensing, skip it.
1398                          */
1399                         if (msp->ms_map->sm_condensing)
1400                                 continue;
1401
1402                         was_active = msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK;
1403                         if (activation_weight == METASLAB_WEIGHT_PRIMARY)
1404                                 break;
1405
1406                         target_distance = min_distance +
1407                             (msp->ms_smo.smo_alloc ? 0 : min_distance >> 1);
1408
1409                         for (i = 0; i < d; i++)
1410                                 if (metaslab_distance(msp, &dva[i]) <
1411                                     target_distance)
1412                                         break;
1413                         if (i == d)
1414                                 break;
1415                 }
1416                 mutex_exit(&mg->mg_lock);
1417                 if (msp == NULL)
1418                         return (-1ULL);
1419
1420                 /*
1421                  * If we've already reached the allowable number of failed
1422                  * allocation attempts on this metaslab group then we
1423                  * consider skipping it. We skip it only if we're allowed
1424                  * to "fast" gang, the physical size is larger than
1425                  * a gang block, and we're attempting to allocate from
1426                  * the primary metaslab.
1427                  */
1428                 if (mg->mg_alloc_failures > zfs_mg_alloc_failures &&
1429                     CAN_FASTGANG(flags) && psize > SPA_GANGBLOCKSIZE &&
1430                     activation_weight == METASLAB_WEIGHT_PRIMARY) {
1431                         spa_dbgmsg(spa, "%s: skipping metaslab group: "
1432                             "vdev %llu, txg %llu, mg %p, psize %llu, "
1433                             "asize %llu, failures %llu", spa_name(spa),
1434                             mg->mg_vd->vdev_id, txg, mg, psize, asize,
1435                             mg->mg_alloc_failures);
1436                         return (-1ULL);
1437                 }
1438
1439                 mutex_enter(&msp->ms_lock);
1440
1441                 /*
1442                  * Ensure that the metaslab we have selected is still
1443                  * capable of handling our request. It's possible that
1444                  * another thread may have changed the weight while we
1445                  * were blocked on the metaslab lock.
1446                  */
1447                 if (msp->ms_weight < asize || (was_active &&
1448                     !(msp->ms_weight & METASLAB_ACTIVE_MASK) &&
1449                     activation_weight == METASLAB_WEIGHT_PRIMARY)) {
1450                         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1451                         continue;
1452                 }
1453
1454                 if ((msp->ms_weight & METASLAB_WEIGHT_SECONDARY) &&
1455                     activation_weight == METASLAB_WEIGHT_PRIMARY) {
1456                         metaslab_passivate(msp,
1457                             msp->ms_weight & ~METASLAB_ACTIVE_MASK);
1458                         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1459                         continue;
1460                 }
1461
1462                 if (metaslab_activate(msp, activation_weight) != 0) {
1463                         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1464                         continue;
1465                 }
1466
1467                 /*
1468                  * If this metaslab is currently condensing then pick again as
1469                  * we can't manipulate this metaslab until it's committed
1470                  * to disk.
1471                  */
1472                 if (msp->ms_map->sm_condensing) {
1473                         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1474                         continue;
1475                 }
1476
1477                 if ((offset = space_map_alloc(msp->ms_map, asize)) != -1ULL)
1478                         break;
1479
1480                 atomic_inc_64(&mg->mg_alloc_failures);
1481
1482                 metaslab_passivate(msp, space_map_maxsize(msp->ms_map));
1483
1484                 mutex_exit(&msp->ms_lock);
1485         }
1486
1487         if (msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK]->sm_space == 0)
1488                 vdev_dirty(mg->mg_vd, VDD_METASLAB, msp, txg);
1489
1490         space_map_add(msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK], offset, asize);
1491
1492         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1493
1494         return (offset);
1495 }
1496
1497 /*
1498  * Allocate a block for the specified i/o.
1499  */
1500 static int
1501 metaslab_alloc_dva(spa_t *spa, metaslab_class_t *mc, uint64_t psize,
1502     dva_t *dva, int d, dva_t *hintdva, uint64_t txg, int flags)
1503 {
1504         metaslab_group_t *mg, *rotor;
1505         vdev_t *vd;
1506         int dshift = 3;
1507         int all_zero;
1508         int zio_lock = B_FALSE;
1509         boolean_t allocatable;
1510         uint64_t offset = -1ULL;
1511         uint64_t asize;
1512         uint64_t distance;
1513
1514         ASSERT(!DVA_IS_VALID(&dva[d]));
1515
1516         /*
1517          * For testing, make some blocks above a certain size be gang blocks.
1518          */
1519         if (psize >= metaslab_gang_bang && (ddi_get_lbolt() & 3) == 0)
1520                 return (SET_ERROR(ENOSPC));
1521
1522         /*
1523          * Start at the rotor and loop through all mgs until we find something.
1524          * Note that there's no locking on mc_rotor or mc_aliquot because
1525          * nothing actually breaks if we miss a few updates -- we just won't
1526          * allocate quite as evenly.  It all balances out over time.
1527          *
1528          * If we are doing ditto or log blocks, try to spread them across
1529          * consecutive vdevs.  If we're forced to reuse a vdev before we've
1530          * allocated all of our ditto blocks, then try and spread them out on
1531          * that vdev as much as possible.  If it turns out to not be possible,
1532          * gradually lower our standards until anything becomes acceptable.
1533          * Also, allocating on consecutive vdevs (as opposed to random vdevs)
1534          * gives us hope of containing our fault domains to something we're
1535          * able to reason about.  Otherwise, any two top-level vdev failures
1536          * will guarantee the loss of data.  With consecutive allocation,
1537          * only two adjacent top-level vdev failures will result in data loss.
1538          *
1539          * If we are doing gang blocks (hintdva is non-NULL), try to keep
1540          * ourselves on the same vdev as our gang block header.  That
1541          * way, we can hope for locality in vdev_cache, plus it makes our
1542          * fault domains something tractable.
1543          */
1544         if (hintdva) {
1545                 vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&hintdva[d]));
1546
1547                 /*
1548                  * It's possible the vdev we're using as the hint no
1549                  * longer exists (i.e. removed). Consult the rotor when
1550                  * all else fails.
1551                  */
1552                 if (vd != NULL) {
1553                         mg = vd->vdev_mg;
1554
1555                         if (flags & METASLAB_HINTBP_AVOID &&
1556                             mg->mg_next != NULL)
1557                                 mg = mg->mg_next;
1558                 } else {
1559                         mg = mc->mc_rotor;
1560                 }
1561         } else if (d != 0) {
1562                 vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&dva[d - 1]));
1563                 mg = vd->vdev_mg->mg_next;
1564         } else {
1565                 mg = mc->mc_rotor;
1566         }
1567
1568         /*
1569          * If the hint put us into the wrong metaslab class, or into a
1570          * metaslab group that has been passivated, just follow the rotor.
1571          */
1572         if (mg->mg_class != mc || mg->mg_activation_count <= 0)
1573                 mg = mc->mc_rotor;
1574
1575         rotor = mg;
1576 top:
1577         all_zero = B_TRUE;
1578         do {
1579                 ASSERT(mg->mg_activation_count == 1);
1580
1581                 vd = mg->mg_vd;
1582
1583                 /*
1584                  * Don't allocate from faulted devices.
1585                  */
1586                 if (zio_lock) {
1587                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, FTAG, RW_READER);
1588                         allocatable = vdev_allocatable(vd);
1589                         spa_config_exit(spa, SCL_ZIO, FTAG);
1590                 } else {
1591                         allocatable = vdev_allocatable(vd);
1592                 }
1593                 if (!allocatable)
1594                         goto next;
1595
1596                 /*
1597                  * Avoid writing single-copy data to a failing vdev
1598                  * unless the user instructs us that it is okay.
1599                  */
1600                 if ((vd->vdev_stat.vs_write_errors > 0 ||
1601                     vd->vdev_state < VDEV_STATE_HEALTHY) &&
1602                     d == 0 && dshift == 3 &&
1603                     !(zfs_write_to_degraded && vd->vdev_state ==
1604                     VDEV_STATE_DEGRADED)) {
1605                         all_zero = B_FALSE;
1606                         goto next;
1607                 }
1608
1609                 ASSERT(mg->mg_class == mc);
1610
1611                 distance = vd->vdev_asize >> dshift;
1612                 if (distance <= (1ULL << vd->vdev_ms_shift))
1613                         distance = 0;
1614                 else
1615                         all_zero = B_FALSE;
1616
1617                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, psize);
1618                 ASSERT(P2PHASE(asize, 1ULL << vd->vdev_ashift) == 0);
1619
1620                 offset = metaslab_group_alloc(mg, psize, asize, txg, distance,
1621                     dva, d, flags);
1622                 if (offset != -1ULL) {
1623                         /*
1624                          * If we've just selected this metaslab group,
1625                          * figure out whether the corresponding vdev is
1626                          * over- or under-used relative to the pool,
1627                          * and set an allocation bias to even it out.
1628                          */
1629                         if (mc->mc_aliquot == 0) {
1630                                 vdev_stat_t *vs = &vd->vdev_stat;
1631                                 int64_t vu, cu;
1632
1633                                 vu = (vs->vs_alloc * 100) / (vs->vs_space + 1);
1634                                 cu = (mc->mc_alloc * 100) / (mc->mc_space + 1);
1635
1636                                 /*
1637                                  * Calculate how much more or less we should
1638                                  * try to allocate from this device during
1639                                  * this iteration around the rotor.
1640                                  * For example, if a device is 80% full
1641                                  * and the pool is 20% full then we should
1642                                  * reduce allocations by 60% on this device.
1643                                  *
1644                                  * mg_bias = (20 - 80) * 512K / 100 = -307K
1645                                  *
1646                                  * This reduces allocations by 307K for this
1647                                  * iteration.
1648                                  */
1649                                 mg->mg_bias = ((cu - vu) *
1650                                     (int64_t)mg->mg_aliquot) / 100;
1651                         }
1652
1653                         if (atomic_add_64_nv(&mc->mc_aliquot, asize) >=
1654                             mg->mg_aliquot + mg->mg_bias) {
1655                                 mc->mc_rotor = mg->mg_next;
1656                                 mc->mc_aliquot = 0;
1657                         }
1658
1659                         DVA_SET_VDEV(&dva[d], vd->vdev_id);
1660                         DVA_SET_OFFSET(&dva[d], offset);
1661                         DVA_SET_GANG(&dva[d], !!(flags & METASLAB_GANG_HEADER));
1662                         DVA_SET_ASIZE(&dva[d], asize);
1663
1664                         return (0);
1665                 }
1666 next:
1667                 mc->mc_rotor = mg->mg_next;
1668                 mc->mc_aliquot = 0;
1669         } while ((mg = mg->mg_next) != rotor);
1670
1671         if (!all_zero) {
1672                 dshift++;
1673                 ASSERT(dshift < 64);
1674                 goto top;
1675         }
1676
1677         if (!allocatable && !zio_lock) {
1678                 dshift = 3;
1679                 zio_lock = B_TRUE;
1680                 goto top;
1681         }
1682
1683         bzero(&dva[d], sizeof (dva_t));
1684
1685         return (SET_ERROR(ENOSPC));
1686 }
1687
1688 /*
1689  * Free the block represented by DVA in the context of the specified
1690  * transaction group.
1691  */
1692 static void
1693 metaslab_free_dva(spa_t *spa, const dva_t *dva, uint64_t txg, boolean_t now)
1694 {
1695         uint64_t vdev = DVA_GET_VDEV(dva);
1696         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
1697         uint64_t size = DVA_GET_ASIZE(dva);
1698         vdev_t *vd;
1699         metaslab_t *msp;
1700
1701         ASSERT(DVA_IS_VALID(dva));
1702
1703         if (txg > spa_freeze_txg(spa))
1704                 return;
1705
1706         if ((vd = vdev_lookup_top(spa, vdev)) == NULL ||
1707             (offset >> vd->vdev_ms_shift) >= vd->vdev_ms_count) {
1708                 cmn_err(CE_WARN, "metaslab_free_dva(): bad DVA %llu:%llu",
1709                     (u_longlong_t)vdev, (u_longlong_t)offset);
1710                 ASSERT(0);
1711                 return;
1712         }
1713
1714         msp = vd->vdev_ms[offset >> vd->vdev_ms_shift];
1715
1716         if (DVA_GET_GANG(dva))
1717                 size = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1718
1719         mutex_enter(&msp->ms_lock);
1720
1721         if (now) {
1722                 space_map_remove(msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK],
1723                     offset, size);
1724                 space_map_free(msp->ms_map, offset, size);
1725         } else {
1726                 if (msp->ms_freemap[txg & TXG_MASK]->sm_space == 0)
1727                         vdev_dirty(vd, VDD_METASLAB, msp, txg);
1728                 space_map_add(msp->ms_freemap[txg & TXG_MASK], offset, size);
1729         }
1730
1731         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1732 }
1733
1734 /*
1735  * Intent log support: upon opening the pool after a crash, notify the SPA
1736  * of blocks that the intent log has allocated for immediate write, but
1737  * which are still considered free by the SPA because the last transaction
1738  * group didn't commit yet.
1739  */
1740 static int
1741 metaslab_claim_dva(spa_t *spa, const dva_t *dva, uint64_t txg)
1742 {
1743         uint64_t vdev = DVA_GET_VDEV(dva);
1744         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
1745         uint64_t size = DVA_GET_ASIZE(dva);
1746         vdev_t *vd;
1747         metaslab_t *msp;
1748         int error = 0;
1749
1750         ASSERT(DVA_IS_VALID(dva));
1751
1752         if ((vd = vdev_lookup_top(spa, vdev)) == NULL ||
1753             (offset >> vd->vdev_ms_shift) >= vd->vdev_ms_count)
1754                 return (SET_ERROR(ENXIO));
1755
1756         msp = vd->vdev_ms[offset >> vd->vdev_ms_shift];
1757
1758         if (DVA_GET_GANG(dva))
1759                 size = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1760
1761         mutex_enter(&msp->ms_lock);
1762
1763         if ((txg != 0 && spa_writeable(spa)) || !msp->ms_map->sm_loaded)
1764                 error = metaslab_activate(msp, METASLAB_WEIGHT_SECONDARY);
1765
1766         if (error == 0 && !space_map_contains(msp->ms_map, offset, size))
1767                 error = SET_ERROR(ENOENT);
1768
1769         if (error || txg == 0) {        /* txg == 0 indicates dry run */
1770                 mutex_exit(&msp->ms_lock);
1771                 return (error);
1772         }
1773
1774         space_map_claim(msp->ms_map, offset, size);
1775
1776         if (spa_writeable(spa)) {       /* don't dirty if we're zdb(1M) */
1777                 if (msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK]->sm_space == 0)
1778                         vdev_dirty(vd, VDD_METASLAB, msp, txg);
1779                 space_map_add(msp->ms_allocmap[txg & TXG_MASK], offset, size);
1780         }
1781
1782         mutex_exit(&msp->ms_lock);
1783
1784         return (0);
1785 }
1786
1787 int
1788 metaslab_alloc(spa_t *spa, metaslab_class_t *mc, uint64_t psize, blkptr_t *bp,
1789     int ndvas, uint64_t txg, blkptr_t *hintbp, int flags)
1790 {
1791         dva_t *dva = bp->blk_dva;
1792         dva_t *hintdva = hintbp->blk_dva;
1793         int error = 0;
1794
1795         ASSERT(bp->blk_birth == 0);
1796         ASSERT(BP_PHYSICAL_BIRTH(bp) == 0);
1797
1798         spa_config_enter(spa, SCL_ALLOC, FTAG, RW_READER);
1799
1800         if (mc->mc_rotor == NULL) {     /* no vdevs in this class */
1801                 spa_config_exit(spa, SCL_ALLOC, FTAG);
1802                 return (SET_ERROR(ENOSPC));
1803         }
1804
1805         ASSERT(ndvas > 0 && ndvas <= spa_max_replication(spa));
1806         ASSERT(BP_GET_NDVAS(bp) == 0);
1807         ASSERT(hintbp == NULL || ndvas <= BP_GET_NDVAS(hintbp));
1808
1809         for (int d = 0; d < ndvas; d++) {
1810                 error = metaslab_alloc_dva(spa, mc, psize, dva, d, hintdva,
1811                     txg, flags);
1812                 if (error) {
1813                         for (d--; d >= 0; d--) {
1814                                 metaslab_free_dva(spa, &dva[d], txg, B_TRUE);
1815                                 bzero(&dva[d], sizeof (dva_t));
1816                         }
1817                         spa_config_exit(spa, SCL_ALLOC, FTAG);
1818                         return (error);
1819                 }
1820         }
1821         ASSERT(error == 0);
1822         ASSERT(BP_GET_NDVAS(bp) == ndvas);
1823
1824         spa_config_exit(spa, SCL_ALLOC, FTAG);
1825
1826         BP_SET_BIRTH(bp, txg, txg);
1827
1828         return (0);
1829 }
1830
1831 void
1832 metaslab_free(spa_t *spa, const blkptr_t *bp, uint64_t txg, boolean_t now)
1833 {
1834         const dva_t *dva = bp->blk_dva;
1835         int ndvas = BP_GET_NDVAS(bp);
1836
1837         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1838         ASSERT(!now || bp->blk_birth >= spa_syncing_txg(spa));
1839
1840         spa_config_enter(spa, SCL_FREE, FTAG, RW_READER);
1841
1842         for (int d = 0; d < ndvas; d++)
1843                 metaslab_free_dva(spa, &dva[d], txg, now);
1844
1845         spa_config_exit(spa, SCL_FREE, FTAG);
1846 }
1847
1848 int
1849 metaslab_claim(spa_t *spa, const blkptr_t *bp, uint64_t txg)
1850 {
1851         const dva_t *dva = bp->blk_dva;
1852         int ndvas = BP_GET_NDVAS(bp);
1853         int error = 0;
1854
1855         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1856
1857         if (txg != 0) {
1858                 /*
1859                  * First do a dry run to make sure all DVAs are claimable,
1860                  * so we don't have to unwind from partial failures below.
1861                  */
1862                 if ((error = metaslab_claim(spa, bp, 0)) != 0)
1863                         return (error);
1864         }
1865
1866         spa_config_enter(spa, SCL_ALLOC, FTAG, RW_READER);
1867
1868         for (int d = 0; d < ndvas; d++)
1869                 if ((error = metaslab_claim_dva(spa, &dva[d], txg)) != 0)
1870                         break;
1871
1872         spa_config_exit(spa, SCL_ALLOC, FTAG);
1873
1874         ASSERT(error == 0 || txg == 0);
1875
1876         return (error);
1877 }
1878
1879 static void
1880 checkmap(space_map_t *sm, uint64_t off, uint64_t size)
1881 {
1882         space_seg_t *ss;
1883         avl_index_t where;
1884
1885         mutex_enter(sm->sm_lock);
1886         ss = space_map_find(sm, off, size, &where);
1887         if (ss != NULL)
1888                 panic("freeing free block; ss=%p", (void *)ss);
1889         mutex_exit(sm->sm_lock);
1890 }
1891
1892 void
1893 metaslab_check_free(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
1894 {
1895         if ((zfs_flags & ZFS_DEBUG_ZIO_FREE) == 0)
1896                 return;
1897
1898         spa_config_enter(spa, SCL_VDEV, FTAG, RW_READER);
1899         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
1900                 uint64_t vdid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
1901                 vdev_t *vd = vdev_lookup_top(spa, vdid);
1902                 uint64_t off = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
1903                 uint64_t size = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
1904                 metaslab_t *ms = vd->vdev_ms[off >> vd->vdev_ms_shift];
1905
1906                 if (ms->ms_map->sm_loaded)
1907                         checkmap(ms->ms_map, off, size);
1908
1909                 for (int j = 0; j < TXG_SIZE; j++)
1910                         checkmap(ms->ms_freemap[j], off, size);
1911                 for (int j = 0; j < TXG_DEFER_SIZE; j++)
1912                         checkmap(ms->ms_defermap[j], off, size);
1913         }
1914         spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);
1915 }