sys/contrib/openzfs/module/zfs/dnode.c

   1 /*
   2  * CDDL HEADER START
   3  *
   4  * The contents of this file are subject to the terms of the
   5  * Common Development and Distribution License (the "License").
   6  * You may not use this file except in compliance with the License.
   7  *
   8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
   9  * or https://opensource.org/licenses/CDDL-1.0.
  10  * See the License for the specific language governing permissions
  11  * and limitations under the License.
  12  *
  13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
  14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
  15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
  16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
  17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
  18  *
  19  * CDDL HEADER END
  20  */
  21 /*
  22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
  23  * Copyright (c) 2012, 2020 by Delphix. All rights reserved.
  24  * Copyright (c) 2014 Spectra Logic Corporation, All rights reserved.
  25  */
  26
  27 #include <sys/zfs_context.h>
  28 #include <sys/dbuf.h>
  29 #include <sys/dnode.h>
  30 #include <sys/dmu.h>
  31 #include <sys/dmu_impl.h>
  32 #include <sys/dmu_tx.h>
  33 #include <sys/dmu_objset.h>
  34 #include <sys/dsl_dir.h>
  35 #include <sys/dsl_dataset.h>
  36 #include <sys/spa.h>
  37 #include <sys/zio.h>
  38 #include <sys/dmu_zfetch.h>
  39 #include <sys/range_tree.h>
  40 #include <sys/trace_zfs.h>
  41 #include <sys/zfs_project.h>
  42
  43 dnode_stats_t dnode_stats = {
  44         { "dnode_hold_dbuf_hold",               KSTAT_DATA_UINT64 },
  45         { "dnode_hold_dbuf_read",               KSTAT_DATA_UINT64 },
  46         { "dnode_hold_alloc_hits",              KSTAT_DATA_UINT64 },
  47         { "dnode_hold_alloc_misses",            KSTAT_DATA_UINT64 },
  48         { "dnode_hold_alloc_interior",          KSTAT_DATA_UINT64 },
  49         { "dnode_hold_alloc_lock_retry",        KSTAT_DATA_UINT64 },
  50         { "dnode_hold_alloc_lock_misses",       KSTAT_DATA_UINT64 },
  51         { "dnode_hold_alloc_type_none",         KSTAT_DATA_UINT64 },
  52         { "dnode_hold_free_hits",               KSTAT_DATA_UINT64 },
  53         { "dnode_hold_free_misses",             KSTAT_DATA_UINT64 },
  54         { "dnode_hold_free_lock_misses",        KSTAT_DATA_UINT64 },
  55         { "dnode_hold_free_lock_retry",         KSTAT_DATA_UINT64 },
  56         { "dnode_hold_free_overflow",           KSTAT_DATA_UINT64 },
  57         { "dnode_hold_free_refcount",           KSTAT_DATA_UINT64 },
  58         { "dnode_free_interior_lock_retry",     KSTAT_DATA_UINT64 },
  59         { "dnode_allocate",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
  60         { "dnode_reallocate",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
  61         { "dnode_buf_evict",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
  62         { "dnode_alloc_next_chunk",             KSTAT_DATA_UINT64 },
  63         { "dnode_alloc_race",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
  64         { "dnode_alloc_next_block",             KSTAT_DATA_UINT64 },
  65         { "dnode_move_invalid",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
  66         { "dnode_move_recheck1",                KSTAT_DATA_UINT64 },
  67         { "dnode_move_recheck2",                KSTAT_DATA_UINT64 },
  68         { "dnode_move_special",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
  69         { "dnode_move_handle",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
  70         { "dnode_move_rwlock",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
  71         { "dnode_move_active",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
  72 };
  73
  74 static kstat_t *dnode_ksp;
  75 static kmem_cache_t *dnode_cache;
  76
  77 static dnode_phys_t dnode_phys_zero __maybe_unused;
  78
  79 int zfs_default_bs = SPA_MINBLOCKSHIFT;
  80 int zfs_default_ibs = DN_MAX_INDBLKSHIFT;
  81
  82 #ifdef  _KERNEL
  83 static kmem_cbrc_t dnode_move(void *, void *, size_t, void *);
  84 #endif /* _KERNEL */
  85
  86 static int
  87 dbuf_compare(const void *x1, const void *x2)
  88 {
  89         const dmu_buf_impl_t *d1 = x1;
  90         const dmu_buf_impl_t *d2 = x2;
  91
  92         int cmp = TREE_CMP(d1->db_level, d2->db_level);
  93         if (likely(cmp))
  94                 return (cmp);
  95
  96         cmp = TREE_CMP(d1->db_blkid, d2->db_blkid);
  97         if (likely(cmp))
  98                 return (cmp);
  99
 100         if (d1->db_state == DB_SEARCH) {
 101                 ASSERT3S(d2->db_state, !=, DB_SEARCH);
 102                 return (-1);
 103         } else if (d2->db_state == DB_SEARCH) {
 104                 ASSERT3S(d1->db_state, !=, DB_SEARCH);
 105                 return (1);
 106         }
 107
 108         return (TREE_PCMP(d1, d2));
 109 }
 110
 111 static int
 112 dnode_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
 113 {
 114         (void) unused, (void) kmflag;
 115         dnode_t *dn = arg;
 116
 117         rw_init(&dn->dn_struct_rwlock, NULL, RW_NOLOCKDEP, NULL);
 118         mutex_init(&dn->dn_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 119         mutex_init(&dn->dn_dbufs_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 120         cv_init(&dn->dn_notxholds, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 121         cv_init(&dn->dn_nodnholds, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 122
 123         /*
 124          * Every dbuf has a reference, and dropping a tracked reference is
 125          * O(number of references), so don't track dn_holds.
 126          */
 127         zfs_refcount_create_untracked(&dn->dn_holds);
 128         zfs_refcount_create(&dn->dn_tx_holds);
 129         list_link_init(&dn->dn_link);
 130
 131         memset(dn->dn_next_type, 0, sizeof (dn->dn_next_type));
 132         memset(dn->dn_next_nblkptr, 0, sizeof (dn->dn_next_nblkptr));
 133         memset(dn->dn_next_nlevels, 0, sizeof (dn->dn_next_nlevels));
 134         memset(dn->dn_next_indblkshift, 0, sizeof (dn->dn_next_indblkshift));
 135         memset(dn->dn_next_bonustype, 0, sizeof (dn->dn_next_bonustype));
 136         memset(dn->dn_rm_spillblk, 0, sizeof (dn->dn_rm_spillblk));
 137         memset(dn->dn_next_bonuslen, 0, sizeof (dn->dn_next_bonuslen));
 138         memset(dn->dn_next_blksz, 0, sizeof (dn->dn_next_blksz));
 139         memset(dn->dn_next_maxblkid, 0, sizeof (dn->dn_next_maxblkid));
 140
 141         for (int i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 142                 multilist_link_init(&dn->dn_dirty_link[i]);
 143                 dn->dn_free_ranges[i] = NULL;
 144                 list_create(&dn->dn_dirty_records[i],
 145                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
 146                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
 147         }
 148
 149         dn->dn_allocated_txg = 0;
 150         dn->dn_free_txg = 0;
 151         dn->dn_assigned_txg = 0;
 152         dn->dn_dirty_txg = 0;
 153         dn->dn_dirtyctx = 0;
 154         dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 155         dn->dn_bonus = NULL;
 156         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 157         dn->dn_zio = NULL;
 158         dn->dn_oldused = 0;
 159         dn->dn_oldflags = 0;
 160         dn->dn_olduid = 0;
 161         dn->dn_oldgid = 0;
 162         dn->dn_oldprojid = ZFS_DEFAULT_PROJID;
 163         dn->dn_newuid = 0;
 164         dn->dn_newgid = 0;
 165         dn->dn_newprojid = ZFS_DEFAULT_PROJID;
 166         dn->dn_id_flags = 0;
 167
 168         dn->dn_dbufs_count = 0;
 169         avl_create(&dn->dn_dbufs, dbuf_compare, sizeof (dmu_buf_impl_t),
 170             offsetof(dmu_buf_impl_t, db_link));
 171
 172         dn->dn_moved = 0;
 173         return (0);
 174 }
 175
 176 static void
 177 dnode_dest(void *arg, void *unused)
 178 {
 179         (void) unused;
 180         dnode_t *dn = arg;
 181
 182         rw_destroy(&dn->dn_struct_rwlock);
 183         mutex_destroy(&dn->dn_mtx);
 184         mutex_destroy(&dn->dn_dbufs_mtx);
 185         cv_destroy(&dn->dn_notxholds);
 186         cv_destroy(&dn->dn_nodnholds);
 187         zfs_refcount_destroy(&dn->dn_holds);
 188         zfs_refcount_destroy(&dn->dn_tx_holds);
 189         ASSERT(!list_link_active(&dn->dn_link));
 190
 191         for (int i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 192                 ASSERT(!multilist_link_active(&dn->dn_dirty_link[i]));
 193                 ASSERT3P(dn->dn_free_ranges[i], ==, NULL);
 194                 list_destroy(&dn->dn_dirty_records[i]);
 195                 ASSERT0(dn->dn_next_nblkptr[i]);
 196                 ASSERT0(dn->dn_next_nlevels[i]);
 197                 ASSERT0(dn->dn_next_indblkshift[i]);
 198                 ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[i]);
 199                 ASSERT0(dn->dn_rm_spillblk[i]);
 200                 ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[i]);
 201                 ASSERT0(dn->dn_next_blksz[i]);
 202                 ASSERT0(dn->dn_next_maxblkid[i]);
 203         }
 204
 205         ASSERT0(dn->dn_allocated_txg);
 206         ASSERT0(dn->dn_free_txg);
 207         ASSERT0(dn->dn_assigned_txg);
 208         ASSERT0(dn->dn_dirty_txg);
 209         ASSERT0(dn->dn_dirtyctx);
 210         ASSERT3P(dn->dn_dirtyctx_firstset, ==, NULL);
 211         ASSERT3P(dn->dn_bonus, ==, NULL);
 212         ASSERT(!dn->dn_have_spill);
 213         ASSERT3P(dn->dn_zio, ==, NULL);
 214         ASSERT0(dn->dn_oldused);
 215         ASSERT0(dn->dn_oldflags);
 216         ASSERT0(dn->dn_olduid);
 217         ASSERT0(dn->dn_oldgid);
 218         ASSERT0(dn->dn_oldprojid);
 219         ASSERT0(dn->dn_newuid);
 220         ASSERT0(dn->dn_newgid);
 221         ASSERT0(dn->dn_newprojid);
 222         ASSERT0(dn->dn_id_flags);
 223
 224         ASSERT0(dn->dn_dbufs_count);
 225         avl_destroy(&dn->dn_dbufs);
 226 }
 227
 228 void
 229 dnode_init(void)
 230 {
 231         ASSERT(dnode_cache == NULL);
 232         dnode_cache = kmem_cache_create("dnode_t", sizeof (dnode_t),
 233             0, dnode_cons, dnode_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
 234         kmem_cache_set_move(dnode_cache, dnode_move);
 235
 236         dnode_ksp = kstat_create("zfs", 0, "dnodestats", "misc",
 237             KSTAT_TYPE_NAMED, sizeof (dnode_stats) / sizeof (kstat_named_t),
 238             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
 239         if (dnode_ksp != NULL) {
 240                 dnode_ksp->ks_data = &dnode_stats;
 241                 kstat_install(dnode_ksp);
 242         }
 243 }
 244
 245 void
 246 dnode_fini(void)
 247 {
 248         if (dnode_ksp != NULL) {
 249                 kstat_delete(dnode_ksp);
 250                 dnode_ksp = NULL;
 251         }
 252
 253         kmem_cache_destroy(dnode_cache);
 254         dnode_cache = NULL;
 255 }
 256
 257
 258 #ifdef ZFS_DEBUG
 259 void
 260 dnode_verify(dnode_t *dn)
 261 {
 262         int drop_struct_lock = FALSE;
 263
 264         ASSERT(dn->dn_phys);
 265         ASSERT(dn->dn_objset);
 266         ASSERT(dn->dn_handle->dnh_dnode == dn);
 267
 268         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_phys->dn_type));
 269
 270         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_DNODE_VERIFY))
 271                 return;
 272
 273         if (!RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock)) {
 274                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
 275                 drop_struct_lock = TRUE;
 276         }
 277         if (dn->dn_phys->dn_type != DMU_OT_NONE || dn->dn_allocated_txg != 0) {
 278                 int i;
 279                 int max_bonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots);
 280                 ASSERT3U(dn->dn_indblkshift, <=, SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 281                 if (dn->dn_datablkshift) {
 282                         ASSERT3U(dn->dn_datablkshift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
 283                         ASSERT3U(dn->dn_datablkshift, <=, SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 284                         ASSERT3U(1<<dn->dn_datablkshift, ==, dn->dn_datablksz);
 285                 }
 286                 ASSERT3U(dn->dn_nlevels, <=, 30);
 287                 ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_type));
 288                 ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, >=, 1);
 289                 ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, <=, DN_MAX_NBLKPTR);
 290                 ASSERT3U(dn->dn_bonuslen, <=, max_bonuslen);
 291                 ASSERT3U(dn->dn_datablksz, ==,
 292                     dn->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT);
 293                 ASSERT3U(ISP2(dn->dn_datablksz), ==, dn->dn_datablkshift != 0);
 294                 ASSERT3U((dn->dn_nblkptr - 1) * sizeof (blkptr_t) +
 295                     dn->dn_bonuslen, <=, max_bonuslen);
 296                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 297                         ASSERT3U(dn->dn_next_nlevels[i], <=, dn->dn_nlevels);
 298                 }
 299         }
 300         if (dn->dn_phys->dn_type != DMU_OT_NONE)
 301                 ASSERT3U(dn->dn_phys->dn_nlevels, <=, dn->dn_nlevels);
 302         ASSERT(DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object) || dn->dn_dbuf != NULL);
 303         if (dn->dn_dbuf != NULL) {
 304                 ASSERT3P(dn->dn_phys, ==,
 305                     (dnode_phys_t *)dn->dn_dbuf->db.db_data +
 306                     (dn->dn_object % (dn->dn_dbuf->db.db_size >> DNODE_SHIFT)));
 307         }
 308         if (drop_struct_lock)
 309                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 310 }
 311 #endif
 312
 313 void
 314 dnode_byteswap(dnode_phys_t *dnp)
 315 {
 316         uint64_t *buf64 = (void*)&dnp->dn_blkptr;
 317         int i;
 318
 319         if (dnp->dn_type == DMU_OT_NONE) {
 320                 memset(dnp, 0, sizeof (dnode_phys_t));
 321                 return;
 322         }
 323
 324         dnp->dn_datablkszsec = BSWAP_16(dnp->dn_datablkszsec);
 325         dnp->dn_bonuslen = BSWAP_16(dnp->dn_bonuslen);
 326         dnp->dn_extra_slots = BSWAP_8(dnp->dn_extra_slots);
 327         dnp->dn_maxblkid = BSWAP_64(dnp->dn_maxblkid);
 328         dnp->dn_used = BSWAP_64(dnp->dn_used);
 329
 330         /*
 331          * dn_nblkptr is only one byte, so it's OK to read it in either
 332          * byte order.  We can't read dn_bouslen.
 333          */
 334         ASSERT(dnp->dn_indblkshift <= SPA_MAXBLOCKSHIFT);
 335         ASSERT(dnp->dn_nblkptr <= DN_MAX_NBLKPTR);
 336         for (i = 0; i < dnp->dn_nblkptr * sizeof (blkptr_t)/8; i++)
 337                 buf64[i] = BSWAP_64(buf64[i]);
 338
 339         /*
 340          * OK to check dn_bonuslen for zero, because it won't matter if
 341          * we have the wrong byte order.  This is necessary because the
 342          * dnode dnode is smaller than a regular dnode.
 343          */
 344         if (dnp->dn_bonuslen != 0) {
 345                 dmu_object_byteswap_t byteswap;
 346                 ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dnp->dn_bonustype));
 347                 byteswap = DMU_OT_BYTESWAP(dnp->dn_bonustype);
 348                 dmu_ot_byteswap[byteswap].ob_func(DN_BONUS(dnp),
 349                     DN_MAX_BONUS_LEN(dnp));
 350         }
 351
 352         /* Swap SPILL block if we have one */
 353         if (dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR)
 354                 byteswap_uint64_array(DN_SPILL_BLKPTR(dnp), sizeof (blkptr_t));
 355 }
 356
 357 void
 358 dnode_buf_byteswap(void *vbuf, size_t size)
 359 {
 360         int i = 0;
 361
 362         ASSERT3U(sizeof (dnode_phys_t), ==, (1<<DNODE_SHIFT));
 363         ASSERT((size & (sizeof (dnode_phys_t)-1)) == 0);
 364
 365         while (i < size) {
 366                 dnode_phys_t *dnp = (void *)(((char *)vbuf) + i);
 367                 dnode_byteswap(dnp);
 368
 369                 i += DNODE_MIN_SIZE;
 370                 if (dnp->dn_type != DMU_OT_NONE)
 371                         i += dnp->dn_extra_slots * DNODE_MIN_SIZE;
 372         }
 373 }
 374
 375 void
 376 dnode_setbonuslen(dnode_t *dn, int newsize, dmu_tx_t *tx)
 377 {
 378         ASSERT3U(zfs_refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 379
 380         dnode_setdirty(dn, tx);
 381         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 382         ASSERT3U(newsize, <=, DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots) -
 383             (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t));
 384
 385         if (newsize < dn->dn_bonuslen) {
 386                 /* clear any data after the end of the new size */
 387                 size_t diff = dn->dn_bonuslen - newsize;
 388                 char *data_end = ((char *)dn->dn_bonus->db.db_data) + newsize;
 389                 memset(data_end, 0, diff);
 390         }
 391
 392         dn->dn_bonuslen = newsize;
 393         if (newsize == 0)
 394                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = DN_ZERO_BONUSLEN;
 395         else
 396                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonuslen;
 397         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 398 }
 399
 400 void
 401 dnode_setbonus_type(dnode_t *dn, dmu_object_type_t newtype, dmu_tx_t *tx)
 402 {
 403         ASSERT3U(zfs_refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 404         dnode_setdirty(dn, tx);
 405         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 406         dn->dn_bonustype = newtype;
 407         dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonustype;
 408         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 409 }
 410
 411 void
 412 dnode_rm_spill(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
 413 {
 414         ASSERT3U(zfs_refcount_count(&dn->dn_holds), >=, 1);
 415         ASSERT(RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
 416         dnode_setdirty(dn, tx);
 417         dn->dn_rm_spillblk[tx->tx_txg & TXG_MASK] = DN_KILL_SPILLBLK;
 418         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 419 }
 420
 421 static void
 422 dnode_setdblksz(dnode_t *dn, int size)
 423 {
 424         ASSERT0(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE));
 425         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
 426         ASSERT3U(size, >=, SPA_MINBLOCKSIZE);
 427         ASSERT3U(size >> SPA_MINBLOCKSHIFT, <,
 428             1<<(sizeof (dn->dn_phys->dn_datablkszsec) * 8));
 429         dn->dn_datablksz = size;
 430         dn->dn_datablkszsec = size >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 431         dn->dn_datablkshift = ISP2(size) ? highbit64(size - 1) : 0;
 432 }
 433
 434 static dnode_t *
 435 dnode_create(objset_t *os, dnode_phys_t *dnp, dmu_buf_impl_t *db,
 436     uint64_t object, dnode_handle_t *dnh)
 437 {
 438         dnode_t *dn;
 439
 440         dn = kmem_cache_alloc(dnode_cache, KM_SLEEP);
 441         dn->dn_moved = 0;
 442
 443         /*
 444          * Defer setting dn_objset until the dnode is ready to be a candidate
 445          * for the dnode_move() callback.
 446          */
 447         dn->dn_object = object;
 448         dn->dn_dbuf = db;
 449         dn->dn_handle = dnh;
 450         dn->dn_phys = dnp;
 451
 452         if (dnp->dn_datablkszsec) {
 453                 dnode_setdblksz(dn, dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT);
 454         } else {
 455                 dn->dn_datablksz = 0;
 456                 dn->dn_datablkszsec = 0;
 457                 dn->dn_datablkshift = 0;
 458         }
 459         dn->dn_indblkshift = dnp->dn_indblkshift;
 460         dn->dn_nlevels = dnp->dn_nlevels;
 461         dn->dn_type = dnp->dn_type;
 462         dn->dn_nblkptr = dnp->dn_nblkptr;
 463         dn->dn_checksum = dnp->dn_checksum;
 464         dn->dn_compress = dnp->dn_compress;
 465         dn->dn_bonustype = dnp->dn_bonustype;
 466         dn->dn_bonuslen = dnp->dn_bonuslen;
 467         dn->dn_num_slots = dnp->dn_extra_slots + 1;
 468         dn->dn_maxblkid = dnp->dn_maxblkid;
 469         dn->dn_have_spill = ((dnp->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR) != 0);
 470         dn->dn_id_flags = 0;
 471
 472         dmu_zfetch_init(&dn->dn_zfetch, dn);
 473
 474         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(dn->dn_phys->dn_type));
 475         ASSERT(zrl_is_locked(&dnh->dnh_zrlock));
 476         ASSERT(!DN_SLOT_IS_PTR(dnh->dnh_dnode));
 477
 478         mutex_enter(&os->os_lock);
 479
 480         /*
 481          * Exclude special dnodes from os_dnodes so an empty os_dnodes
 482          * signifies that the special dnodes have no references from
 483          * their children (the entries in os_dnodes).  This allows
 484          * dnode_destroy() to easily determine if the last child has
 485          * been removed and then complete eviction of the objset.
 486          */
 487         if (!DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(object))
 488                 list_insert_head(&os->os_dnodes, dn);
 489         membar_producer();
 490
 491         /*
 492          * Everything else must be valid before assigning dn_objset
 493          * makes the dnode eligible for dnode_move().
 494          */
 495         dn->dn_objset = os;
 496
 497         dnh->dnh_dnode = dn;
 498         mutex_exit(&os->os_lock);
 499
 500         arc_space_consume(sizeof (dnode_t), ARC_SPACE_DNODE);
 501
 502         return (dn);
 503 }
 504
 505 /*
 506  * Caller must be holding the dnode handle, which is released upon return.
 507  */
 508 static void
 509 dnode_destroy(dnode_t *dn)
 510 {
 511         objset_t *os = dn->dn_objset;
 512         boolean_t complete_os_eviction = B_FALSE;
 513
 514         ASSERT((dn->dn_id_flags & DN_ID_NEW_EXIST) == 0);
 515
 516         mutex_enter(&os->os_lock);
 517         POINTER_INVALIDATE(&dn->dn_objset);
 518         if (!DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object)) {
 519                 list_remove(&os->os_dnodes, dn);
 520                 complete_os_eviction =
 521                     list_is_empty(&os->os_dnodes) &&
 522                     list_link_active(&os->os_evicting_node);
 523         }
 524         mutex_exit(&os->os_lock);
 525
 526         /* the dnode can no longer move, so we can release the handle */
 527         if (!zrl_is_locked(&dn->dn_handle->dnh_zrlock))
 528                 zrl_remove(&dn->dn_handle->dnh_zrlock);
 529
 530         dn->dn_allocated_txg = 0;
 531         dn->dn_free_txg = 0;
 532         dn->dn_assigned_txg = 0;
 533         dn->dn_dirty_txg = 0;
 534
 535         dn->dn_dirtyctx = 0;
 536         dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 537         if (dn->dn_bonus != NULL) {
 538                 mutex_enter(&dn->dn_bonus->db_mtx);
 539                 dbuf_destroy(dn->dn_bonus);
 540                 dn->dn_bonus = NULL;
 541         }
 542         dn->dn_zio = NULL;
 543
 544         dn->dn_have_spill = B_FALSE;
 545         dn->dn_oldused = 0;
 546         dn->dn_oldflags = 0;
 547         dn->dn_olduid = 0;
 548         dn->dn_oldgid = 0;
 549         dn->dn_oldprojid = ZFS_DEFAULT_PROJID;
 550         dn->dn_newuid = 0;
 551         dn->dn_newgid = 0;
 552         dn->dn_newprojid = ZFS_DEFAULT_PROJID;
 553         dn->dn_id_flags = 0;
 554
 555         dmu_zfetch_fini(&dn->dn_zfetch);
 556         kmem_cache_free(dnode_cache, dn);
 557         arc_space_return(sizeof (dnode_t), ARC_SPACE_DNODE);
 558
 559         if (complete_os_eviction)
 560                 dmu_objset_evict_done(os);
 561 }
 562
 563 void
 564 dnode_allocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize, int ibs,
 565     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots, dmu_tx_t *tx)
 566 {
 567         int i;
 568
 569         ASSERT3U(dn_slots, >, 0);
 570         ASSERT3U(dn_slots << DNODE_SHIFT, <=,
 571             spa_maxdnodesize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
 572         ASSERT3U(blocksize, <=,
 573             spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
 574         if (blocksize == 0)
 575                 blocksize = 1 << zfs_default_bs;
 576         else
 577                 blocksize = P2ROUNDUP(blocksize, SPA_MINBLOCKSIZE);
 578
 579         if (ibs == 0)
 580                 ibs = zfs_default_ibs;
 581
 582         ibs = MIN(MAX(ibs, DN_MIN_INDBLKSHIFT), DN_MAX_INDBLKSHIFT);
 583
 584         dprintf("os=%p obj=%llu txg=%llu blocksize=%d ibs=%d dn_slots=%d\n",
 585             dn->dn_objset, (u_longlong_t)dn->dn_object,
 586             (u_longlong_t)tx->tx_txg, blocksize, ibs, dn_slots);
 587         DNODE_STAT_BUMP(dnode_allocate);
 588
 589         ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_NONE);
 590         ASSERT0(memcmp(dn->dn_phys, &dnode_phys_zero, sizeof (dnode_phys_t)));
 591         ASSERT(dn->dn_phys->dn_type == DMU_OT_NONE);
 592         ASSERT(ot != DMU_OT_NONE);
 593         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(ot));
 594         ASSERT((bonustype == DMU_OT_NONE && bonuslen == 0) ||
 595             (bonustype == DMU_OT_SA && bonuslen == 0) ||
 596             (bonustype != DMU_OT_NONE && bonuslen != 0));
 597         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(bonustype));
 598         ASSERT3U(bonuslen, <=, DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn_slots));
 599         ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_NONE);
 600         ASSERT0(dn->dn_maxblkid);
 601         ASSERT0(dn->dn_allocated_txg);
 602         ASSERT0(dn->dn_assigned_txg);
 603         ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_tx_holds));
 604         ASSERT3U(zfs_refcount_count(&dn->dn_holds), <=, 1);
 605         ASSERT(avl_is_empty(&dn->dn_dbufs));
 606
 607         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 608                 ASSERT0(dn->dn_next_nblkptr[i]);
 609                 ASSERT0(dn->dn_next_nlevels[i]);
 610                 ASSERT0(dn->dn_next_indblkshift[i]);
 611                 ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[i]);
 612                 ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[i]);
 613                 ASSERT0(dn->dn_rm_spillblk[i]);
 614                 ASSERT0(dn->dn_next_blksz[i]);
 615                 ASSERT0(dn->dn_next_maxblkid[i]);
 616                 ASSERT(!multilist_link_active(&dn->dn_dirty_link[i]));
 617                 ASSERT3P(list_head(&dn->dn_dirty_records[i]), ==, NULL);
 618                 ASSERT3P(dn->dn_free_ranges[i], ==, NULL);
 619         }
 620
 621         dn->dn_type = ot;
 622         dnode_setdblksz(dn, blocksize);
 623         dn->dn_indblkshift = ibs;
 624         dn->dn_nlevels = 1;
 625         dn->dn_num_slots = dn_slots;
 626         if (bonustype == DMU_OT_SA) /* Maximize bonus space for SA */
 627                 dn->dn_nblkptr = 1;
 628         else {
 629                 dn->dn_nblkptr = MIN(DN_MAX_NBLKPTR,
 630                     1 + ((DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn_slots) - bonuslen) >>
 631                     SPA_BLKPTRSHIFT));
 632         }
 633
 634         dn->dn_bonustype = bonustype;
 635         dn->dn_bonuslen = bonuslen;
 636         dn->dn_checksum = ZIO_CHECKSUM_INHERIT;
 637         dn->dn_compress = ZIO_COMPRESS_INHERIT;
 638         dn->dn_dirtyctx = 0;
 639
 640         dn->dn_free_txg = 0;
 641         dn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 642         dn->dn_dirty_txg = 0;
 643
 644         dn->dn_allocated_txg = tx->tx_txg;
 645         dn->dn_id_flags = 0;
 646
 647         dnode_setdirty(dn, tx);
 648         dn->dn_next_indblkshift[tx->tx_txg & TXG_MASK] = ibs;
 649         dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonuslen;
 650         dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_bonustype;
 651         dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg & TXG_MASK] = dn->dn_datablksz;
 652 }
 653
 654 void
 655 dnode_reallocate(dnode_t *dn, dmu_object_type_t ot, int blocksize,
 656     dmu_object_type_t bonustype, int bonuslen, int dn_slots,
 657     boolean_t keep_spill, dmu_tx_t *tx)
 658 {
 659         int nblkptr;
 660
 661         ASSERT3U(blocksize, >=, SPA_MINBLOCKSIZE);
 662         ASSERT3U(blocksize, <=,
 663             spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
 664         ASSERT0(blocksize % SPA_MINBLOCKSIZE);
 665         ASSERT(dn->dn_object != DMU_META_DNODE_OBJECT || dmu_tx_private_ok(tx));
 666         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
 667         ASSERT((bonustype == DMU_OT_NONE && bonuslen == 0) ||
 668             (bonustype != DMU_OT_NONE && bonuslen != 0) ||
 669             (bonustype == DMU_OT_SA && bonuslen == 0));
 670         ASSERT(DMU_OT_IS_VALID(bonustype));
 671         ASSERT3U(bonuslen, <=,
 672             DN_BONUS_SIZE(spa_maxdnodesize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset))));
 673         ASSERT3U(bonuslen, <=, DN_BONUS_SIZE(dn_slots << DNODE_SHIFT));
 674
 675         dnode_free_interior_slots(dn);
 676         DNODE_STAT_BUMP(dnode_reallocate);
 677
 678         /* clean up any unreferenced dbufs */
 679         dnode_evict_dbufs(dn);
 680
 681         dn->dn_id_flags = 0;
 682
 683         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
 684         dnode_setdirty(dn, tx);
 685         if (dn->dn_datablksz != blocksize) {
 686                 /* change blocksize */
 687                 ASSERT0(dn->dn_maxblkid);
 688                 ASSERT(BP_IS_HOLE(&dn->dn_phys->dn_blkptr[0]) ||
 689                     dnode_block_freed(dn, 0));
 690
 691                 dnode_setdblksz(dn, blocksize);
 692                 dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg & TXG_MASK] = blocksize;
 693         }
 694         if (dn->dn_bonuslen != bonuslen)
 695                 dn->dn_next_bonuslen[tx->tx_txg & TXG_MASK] = bonuslen;
 696
 697         if (bonustype == DMU_OT_SA) /* Maximize bonus space for SA */
 698                 nblkptr = 1;
 699         else
 700                 nblkptr = MIN(DN_MAX_NBLKPTR,
 701                     1 + ((DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn_slots) - bonuslen) >>
 702                     SPA_BLKPTRSHIFT));
 703         if (dn->dn_bonustype != bonustype)
 704                 dn->dn_next_bonustype[tx->tx_txg & TXG_MASK] = bonustype;
 705         if (dn->dn_nblkptr != nblkptr)
 706                 dn->dn_next_nblkptr[tx->tx_txg & TXG_MASK] = nblkptr;
 707         if (dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR && !keep_spill) {
 708                 dbuf_rm_spill(dn, tx);
 709                 dnode_rm_spill(dn, tx);
 710         }
 711
 712         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 713
 714         /* change type */
 715         dn->dn_type = ot;
 716
 717         /* change bonus size and type */
 718         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
 719         dn->dn_bonustype = bonustype;
 720         dn->dn_bonuslen = bonuslen;
 721         dn->dn_num_slots = dn_slots;
 722         dn->dn_nblkptr = nblkptr;
 723         dn->dn_checksum = ZIO_CHECKSUM_INHERIT;
 724         dn->dn_compress = ZIO_COMPRESS_INHERIT;
 725         ASSERT3U(dn->dn_nblkptr, <=, DN_MAX_NBLKPTR);
 726
 727         /* fix up the bonus db_size */
 728         if (dn->dn_bonus) {
 729                 dn->dn_bonus->db.db_size =
 730                     DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots) -
 731                     (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t);
 732                 ASSERT(dn->dn_bonuslen <= dn->dn_bonus->db.db_size);
 733         }
 734
 735         dn->dn_allocated_txg = tx->tx_txg;
 736         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
 737 }
 738
 739 #ifdef  _KERNEL
 740 static void
 741 dnode_move_impl(dnode_t *odn, dnode_t *ndn)
 742 {
 743         ASSERT(!RW_LOCK_HELD(&odn->dn_struct_rwlock));
 744         ASSERT(MUTEX_NOT_HELD(&odn->dn_mtx));
 745         ASSERT(MUTEX_NOT_HELD(&odn->dn_dbufs_mtx));
 746
 747         /* Copy fields. */
 748         ndn->dn_objset = odn->dn_objset;
 749         ndn->dn_object = odn->dn_object;
 750         ndn->dn_dbuf = odn->dn_dbuf;
 751         ndn->dn_handle = odn->dn_handle;
 752         ndn->dn_phys = odn->dn_phys;
 753         ndn->dn_type = odn->dn_type;
 754         ndn->dn_bonuslen = odn->dn_bonuslen;
 755         ndn->dn_bonustype = odn->dn_bonustype;
 756         ndn->dn_nblkptr = odn->dn_nblkptr;
 757         ndn->dn_checksum = odn->dn_checksum;
 758         ndn->dn_compress = odn->dn_compress;
 759         ndn->dn_nlevels = odn->dn_nlevels;
 760         ndn->dn_indblkshift = odn->dn_indblkshift;
 761         ndn->dn_datablkshift = odn->dn_datablkshift;
 762         ndn->dn_datablkszsec = odn->dn_datablkszsec;
 763         ndn->dn_datablksz = odn->dn_datablksz;
 764         ndn->dn_maxblkid = odn->dn_maxblkid;
 765         ndn->dn_num_slots = odn->dn_num_slots;
 766         memcpy(ndn->dn_next_type, odn->dn_next_type,
 767             sizeof (odn->dn_next_type));
 768         memcpy(ndn->dn_next_nblkptr, odn->dn_next_nblkptr,
 769             sizeof (odn->dn_next_nblkptr));
 770         memcpy(ndn->dn_next_nlevels, odn->dn_next_nlevels,
 771             sizeof (odn->dn_next_nlevels));
 772         memcpy(ndn->dn_next_indblkshift, odn->dn_next_indblkshift,
 773             sizeof (odn->dn_next_indblkshift));
 774         memcpy(ndn->dn_next_bonustype, odn->dn_next_bonustype,
 775             sizeof (odn->dn_next_bonustype));
 776         memcpy(ndn->dn_rm_spillblk, odn->dn_rm_spillblk,
 777             sizeof (odn->dn_rm_spillblk));
 778         memcpy(ndn->dn_next_bonuslen, odn->dn_next_bonuslen,
 779             sizeof (odn->dn_next_bonuslen));
 780         memcpy(ndn->dn_next_blksz, odn->dn_next_blksz,
 781             sizeof (odn->dn_next_blksz));
 782         memcpy(ndn->dn_next_maxblkid, odn->dn_next_maxblkid,
 783             sizeof (odn->dn_next_maxblkid));
 784         for (int i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 785                 list_move_tail(&ndn->dn_dirty_records[i],
 786                     &odn->dn_dirty_records[i]);
 787         }
 788         memcpy(ndn->dn_free_ranges, odn->dn_free_ranges,
 789             sizeof (odn->dn_free_ranges));
 790         ndn->dn_allocated_txg = odn->dn_allocated_txg;
 791         ndn->dn_free_txg = odn->dn_free_txg;
 792         ndn->dn_assigned_txg = odn->dn_assigned_txg;
 793         ndn->dn_dirty_txg = odn->dn_dirty_txg;
 794         ndn->dn_dirtyctx = odn->dn_dirtyctx;
 795         ndn->dn_dirtyctx_firstset = odn->dn_dirtyctx_firstset;
 796         ASSERT(zfs_refcount_count(&odn->dn_tx_holds) == 0);
 797         zfs_refcount_transfer(&ndn->dn_holds, &odn->dn_holds);
 798         ASSERT(avl_is_empty(&ndn->dn_dbufs));
 799         avl_swap(&ndn->dn_dbufs, &odn->dn_dbufs);
 800         ndn->dn_dbufs_count = odn->dn_dbufs_count;
 801         ndn->dn_bonus = odn->dn_bonus;
 802         ndn->dn_have_spill = odn->dn_have_spill;
 803         ndn->dn_zio = odn->dn_zio;
 804         ndn->dn_oldused = odn->dn_oldused;
 805         ndn->dn_oldflags = odn->dn_oldflags;
 806         ndn->dn_olduid = odn->dn_olduid;
 807         ndn->dn_oldgid = odn->dn_oldgid;
 808         ndn->dn_oldprojid = odn->dn_oldprojid;
 809         ndn->dn_newuid = odn->dn_newuid;
 810         ndn->dn_newgid = odn->dn_newgid;
 811         ndn->dn_newprojid = odn->dn_newprojid;
 812         ndn->dn_id_flags = odn->dn_id_flags;
 813         dmu_zfetch_init(&ndn->dn_zfetch, ndn);
 814
 815         /*
 816          * Update back pointers. Updating the handle fixes the back pointer of
 817          * every descendant dbuf as well as the bonus dbuf.
 818          */
 819         ASSERT(ndn->dn_handle->dnh_dnode == odn);
 820         ndn->dn_handle->dnh_dnode = ndn;
 821
 822         /*
 823          * Invalidate the original dnode by clearing all of its back pointers.
 824          */
 825         odn->dn_dbuf = NULL;
 826         odn->dn_handle = NULL;
 827         avl_create(&odn->dn_dbufs, dbuf_compare, sizeof (dmu_buf_impl_t),
 828             offsetof(dmu_buf_impl_t, db_link));
 829         odn->dn_dbufs_count = 0;
 830         odn->dn_bonus = NULL;
 831         dmu_zfetch_fini(&odn->dn_zfetch);
 832
 833         /*
 834          * Set the low bit of the objset pointer to ensure that dnode_move()
 835          * recognizes the dnode as invalid in any subsequent callback.
 836          */
 837         POINTER_INVALIDATE(&odn->dn_objset);
 838
 839         /*
 840          * Satisfy the destructor.
 841          */
 842         for (int i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 843                 list_create(&odn->dn_dirty_records[i],
 844                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
 845                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
 846                 odn->dn_free_ranges[i] = NULL;
 847                 odn->dn_next_nlevels[i] = 0;
 848                 odn->dn_next_indblkshift[i] = 0;
 849                 odn->dn_next_bonustype[i] = 0;
 850                 odn->dn_rm_spillblk[i] = 0;
 851                 odn->dn_next_bonuslen[i] = 0;
 852                 odn->dn_next_blksz[i] = 0;
 853         }
 854         odn->dn_allocated_txg = 0;
 855         odn->dn_free_txg = 0;
 856         odn->dn_assigned_txg = 0;
 857         odn->dn_dirty_txg = 0;
 858         odn->dn_dirtyctx = 0;
 859         odn->dn_dirtyctx_firstset = NULL;
 860         odn->dn_have_spill = B_FALSE;
 861         odn->dn_zio = NULL;
 862         odn->dn_oldused = 0;
 863         odn->dn_oldflags = 0;
 864         odn->dn_olduid = 0;
 865         odn->dn_oldgid = 0;
 866         odn->dn_oldprojid = ZFS_DEFAULT_PROJID;
 867         odn->dn_newuid = 0;
 868         odn->dn_newgid = 0;
 869         odn->dn_newprojid = ZFS_DEFAULT_PROJID;
 870         odn->dn_id_flags = 0;
 871
 872         /*
 873          * Mark the dnode.
 874          */
 875         ndn->dn_moved = 1;
 876         odn->dn_moved = (uint8_t)-1;
 877 }
 878
 879 static kmem_cbrc_t
 880 dnode_move(void *buf, void *newbuf, size_t size, void *arg)
 881 {
 882         dnode_t *odn = buf, *ndn = newbuf;
 883         objset_t *os;
 884         int64_t refcount;
 885         uint32_t dbufs;
 886
 887         /*
 888          * The dnode is on the objset's list of known dnodes if the objset
 889          * pointer is valid. We set the low bit of the objset pointer when
 890          * freeing the dnode to invalidate it, and the memory patterns written
 891          * by kmem (baddcafe and deadbeef) set at least one of the two low bits.
 892          * A newly created dnode sets the objset pointer last of all to indicate
 893          * that the dnode is known and in a valid state to be moved by this
 894          * function.
 895          */
 896         os = odn->dn_objset;
 897         if (!POINTER_IS_VALID(os)) {
 898                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_invalid);
 899                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 900         }
 901
 902         /*
 903          * Ensure that the objset does not go away during the move.
 904          */
 905         rw_enter(&os_lock, RW_WRITER);
 906         if (os != odn->dn_objset) {
 907                 rw_exit(&os_lock);
 908                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_recheck1);
 909                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 910         }
 911
 912         /*
 913          * If the dnode is still valid, then so is the objset. We know that no
 914          * valid objset can be freed while we hold os_lock, so we can safely
 915          * ensure that the objset remains in use.
 916          */
 917         mutex_enter(&os->os_lock);
 918
 919         /*
 920          * Recheck the objset pointer in case the dnode was removed just before
 921          * acquiring the lock.
 922          */
 923         if (os != odn->dn_objset) {
 924                 mutex_exit(&os->os_lock);
 925                 rw_exit(&os_lock);
 926                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_recheck2);
 927                 return (KMEM_CBRC_DONT_KNOW);
 928         }
 929
 930         /*
 931          * At this point we know that as long as we hold os->os_lock, the dnode
 932          * cannot be freed and fields within the dnode can be safely accessed.
 933          * The objset listing this dnode cannot go away as long as this dnode is
 934          * on its list.
 935          */
 936         rw_exit(&os_lock);
 937         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(odn->dn_object)) {
 938                 mutex_exit(&os->os_lock);
 939                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_special);
 940                 return (KMEM_CBRC_NO);
 941         }
 942         ASSERT(odn->dn_dbuf != NULL); /* only "special" dnodes have no parent */
 943
 944         /*
 945          * Lock the dnode handle to prevent the dnode from obtaining any new
 946          * holds. This also prevents the descendant dbufs and the bonus dbuf
 947          * from accessing the dnode, so that we can discount their holds. The
 948          * handle is safe to access because we know that while the dnode cannot
 949          * go away, neither can its handle. Once we hold dnh_zrlock, we can
 950          * safely move any dnode referenced only by dbufs.
 951          */
 952         if (!zrl_tryenter(&odn->dn_handle->dnh_zrlock)) {
 953                 mutex_exit(&os->os_lock);
 954                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_handle);
 955                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 956         }
 957
 958         /*
 959          * Ensure a consistent view of the dnode's holds and the dnode's dbufs.
 960          * We need to guarantee that there is a hold for every dbuf in order to
 961          * determine whether the dnode is actively referenced. Falsely matching
 962          * a dbuf to an active hold would lead to an unsafe move. It's possible
 963          * that a thread already having an active dnode hold is about to add a
 964          * dbuf, and we can't compare hold and dbuf counts while the add is in
 965          * progress.
 966          */
 967         if (!rw_tryenter(&odn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER)) {
 968                 zrl_exit(&odn->dn_handle->dnh_zrlock);
 969                 mutex_exit(&os->os_lock);
 970                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_rwlock);
 971                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 972         }
 973
 974         /*
 975          * A dbuf may be removed (evicted) without an active dnode hold. In that
 976          * case, the dbuf count is decremented under the handle lock before the
 977          * dbuf's hold is released. This order ensures that if we count the hold
 978          * after the dbuf is removed but before its hold is released, we will
 979          * treat the unmatched hold as active and exit safely. If we count the
 980          * hold before the dbuf is removed, the hold is discounted, and the
 981          * removal is blocked until the move completes.
 982          */
 983         refcount = zfs_refcount_count(&odn->dn_holds);
 984         ASSERT(refcount >= 0);
 985         dbufs = DN_DBUFS_COUNT(odn);
 986
 987         /* We can't have more dbufs than dnode holds. */
 988         ASSERT3U(dbufs, <=, refcount);
 989         DTRACE_PROBE3(dnode__move, dnode_t *, odn, int64_t, refcount,
 990             uint32_t, dbufs);
 991
 992         if (refcount > dbufs) {
 993                 rw_exit(&odn->dn_struct_rwlock);
 994                 zrl_exit(&odn->dn_handle->dnh_zrlock);
 995                 mutex_exit(&os->os_lock);
 996                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_move_active);
 997                 return (KMEM_CBRC_LATER);
 998         }
 999
1000         rw_exit(&odn->dn_struct_rwlock);
1001
1002         /*
1003          * At this point we know that anyone with a hold on the dnode is not
1004          * actively referencing it. The dnode is known and in a valid state to
1005          * move. We're holding the locks needed to execute the critical section.
1006          */
1007         dnode_move_impl(odn, ndn);
1008
1009         list_link_replace(&odn->dn_link, &ndn->dn_link);
1010         /* If the dnode was safe to move, the refcount cannot have changed. */
1011         ASSERT(refcount == zfs_refcount_count(&ndn->dn_holds));
1012         ASSERT(dbufs == DN_DBUFS_COUNT(ndn));
1013         zrl_exit(&ndn->dn_handle->dnh_zrlock); /* handle has moved */
1014         mutex_exit(&os->os_lock);
1015
1016         return (KMEM_CBRC_YES);
1017 }
1018 #endif  /* _KERNEL */
1019
1020 static void
1021 dnode_slots_hold(dnode_children_t *children, int idx, int slots)
1022 {
1023         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1024
1025         for (int i = idx; i < idx + slots; i++) {
1026                 dnode_handle_t *dnh = &children->dnc_children[i];
1027                 zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1028         }
1029 }
1030
1031 static void
1032 dnode_slots_rele(dnode_children_t *children, int idx, int slots)
1033 {
1034         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1035
1036         for (int i = idx; i < idx + slots; i++) {
1037                 dnode_handle_t *dnh = &children->dnc_children[i];
1038
1039                 if (zrl_is_locked(&dnh->dnh_zrlock))
1040                         zrl_exit(&dnh->dnh_zrlock);
1041                 else
1042                         zrl_remove(&dnh->dnh_zrlock);
1043         }
1044 }
1045
1046 static int
1047 dnode_slots_tryenter(dnode_children_t *children, int idx, int slots)
1048 {
1049         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1050
1051         for (int i = idx; i < idx + slots; i++) {
1052                 dnode_handle_t *dnh = &children->dnc_children[i];
1053
1054                 if (!zrl_tryenter(&dnh->dnh_zrlock)) {
1055                         for (int j = idx; j < i; j++) {
1056                                 dnh = &children->dnc_children[j];
1057                                 zrl_exit(&dnh->dnh_zrlock);
1058                         }
1059
1060                         return (0);
1061                 }
1062         }
1063
1064         return (1);
1065 }
1066
1067 static void
1068 dnode_set_slots(dnode_children_t *children, int idx, int slots, void *ptr)
1069 {
1070         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1071
1072         for (int i = idx; i < idx + slots; i++) {
1073                 dnode_handle_t *dnh = &children->dnc_children[i];
1074                 dnh->dnh_dnode = ptr;
1075         }
1076 }
1077
1078 static boolean_t
1079 dnode_check_slots_free(dnode_children_t *children, int idx, int slots)
1080 {
1081         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1082
1083         /*
1084          * If all dnode slots are either already free or
1085          * evictable return B_TRUE.
1086          */
1087         for (int i = idx; i < idx + slots; i++) {
1088                 dnode_handle_t *dnh = &children->dnc_children[i];
1089                 dnode_t *dn = dnh->dnh_dnode;
1090
1091                 if (dn == DN_SLOT_FREE) {
1092                         continue;
1093                 } else if (DN_SLOT_IS_PTR(dn)) {
1094                         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1095                         boolean_t can_free = (dn->dn_type == DMU_OT_NONE &&
1096                             zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_holds) &&
1097                             !DNODE_IS_DIRTY(dn));
1098                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1099
1100                         if (!can_free)
1101                                 return (B_FALSE);
1102                         else
1103                                 continue;
1104                 } else {
1105                         return (B_FALSE);
1106                 }
1107         }
1108
1109         return (B_TRUE);
1110 }
1111
1112 static void
1113 dnode_reclaim_slots(dnode_children_t *children, int idx, int slots)
1114 {
1115         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1116
1117         for (int i = idx; i < idx + slots; i++) {
1118                 dnode_handle_t *dnh = &children->dnc_children[i];
1119
1120                 ASSERT(zrl_is_locked(&dnh->dnh_zrlock));
1121
1122                 if (DN_SLOT_IS_PTR(dnh->dnh_dnode)) {
1123                         ASSERT3S(dnh->dnh_dnode->dn_type, ==, DMU_OT_NONE);
1124                         dnode_destroy(dnh->dnh_dnode);
1125                         dnh->dnh_dnode = DN_SLOT_FREE;
1126                 }
1127         }
1128 }
1129
1130 void
1131 dnode_free_interior_slots(dnode_t *dn)
1132 {
1133         dnode_children_t *children = dmu_buf_get_user(&dn->dn_dbuf->db);
1134         int epb = dn->dn_dbuf->db.db_size >> DNODE_SHIFT;
1135         int idx = (dn->dn_object & (epb - 1)) + 1;
1136         int slots = dn->dn_num_slots - 1;
1137
1138         if (slots == 0)
1139                 return;
1140
1141         ASSERT3S(idx + slots, <=, DNODES_PER_BLOCK);
1142
1143         while (!dnode_slots_tryenter(children, idx, slots)) {
1144                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_free_interior_lock_retry);
1145                 cond_resched();
1146         }
1147
1148         dnode_set_slots(children, idx, slots, DN_SLOT_FREE);
1149         dnode_slots_rele(children, idx, slots);
1150 }
1151
1152 void
1153 dnode_special_close(dnode_handle_t *dnh)
1154 {
1155         dnode_t *dn = dnh->dnh_dnode;
1156
1157         /*
1158          * Ensure dnode_rele_and_unlock() has released dn_mtx, after final
1159          * zfs_refcount_remove()
1160          */
1161         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1162         if (zfs_refcount_count(&dn->dn_holds) > 0)
1163                 cv_wait(&dn->dn_nodnholds, &dn->dn_mtx);
1164         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1165         ASSERT3U(zfs_refcount_count(&dn->dn_holds), ==, 0);
1166
1167         ASSERT(dn->dn_dbuf == NULL ||
1168             dmu_buf_get_user(&dn->dn_dbuf->db) == NULL);
1169         zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1170         dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() */
1171         zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
1172         dnh->dnh_dnode = NULL;
1173 }
1174
1175 void
1176 dnode_special_open(objset_t *os, dnode_phys_t *dnp, uint64_t object,
1177     dnode_handle_t *dnh)
1178 {
1179         dnode_t *dn;
1180
1181         zrl_init(&dnh->dnh_zrlock);
1182         VERIFY3U(1, ==, zrl_tryenter(&dnh->dnh_zrlock));
1183
1184         dn = dnode_create(os, dnp, NULL, object, dnh);
1185         DNODE_VERIFY(dn);
1186
1187         zrl_exit(&dnh->dnh_zrlock);
1188 }
1189
1190 static void
1191 dnode_buf_evict_async(void *dbu)
1192 {
1193         dnode_children_t *dnc = dbu;
1194
1195         DNODE_STAT_BUMP(dnode_buf_evict);
1196
1197         for (int i = 0; i < dnc->dnc_count; i++) {
1198                 dnode_handle_t *dnh = &dnc->dnc_children[i];
1199                 dnode_t *dn;
1200
1201                 /*
1202                  * The dnode handle lock guards against the dnode moving to
1203                  * another valid address, so there is no need here to guard
1204                  * against changes to or from NULL.
1205                  */
1206                 if (!DN_SLOT_IS_PTR(dnh->dnh_dnode)) {
1207                         zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
1208                         dnh->dnh_dnode = DN_SLOT_UNINIT;
1209                         continue;
1210                 }
1211
1212                 zrl_add(&dnh->dnh_zrlock);
1213                 dn = dnh->dnh_dnode;
1214                 /*
1215                  * If there are holds on this dnode, then there should
1216                  * be holds on the dnode's containing dbuf as well; thus
1217                  * it wouldn't be eligible for eviction and this function
1218                  * would not have been called.
1219                  */
1220                 ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_holds));
1221                 ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_tx_holds));
1222
1223                 dnode_destroy(dn); /* implicit zrl_remove() for first slot */
1224                 zrl_destroy(&dnh->dnh_zrlock);
1225                 dnh->dnh_dnode = DN_SLOT_UNINIT;
1226         }
1227         kmem_free(dnc, sizeof (dnode_children_t) +
1228             dnc->dnc_count * sizeof (dnode_handle_t));
1229 }
1230
1231 /*
1232  * When the DNODE_MUST_BE_FREE flag is set, the "slots" parameter is used
1233  * to ensure the hole at the specified object offset is large enough to
1234  * hold the dnode being created. The slots parameter is also used to ensure
1235  * a dnode does not span multiple dnode blocks. In both of these cases, if
1236  * a failure occurs, ENOSPC is returned. Keep in mind, these failure cases
1237  * are only possible when using DNODE_MUST_BE_FREE.
1238  *
1239  * If the DNODE_MUST_BE_ALLOCATED flag is set, "slots" must be 0.
1240  * dnode_hold_impl() will check if the requested dnode is already consumed
1241  * as an extra dnode slot by an large dnode, in which case it returns
1242  * ENOENT.
1243  *
1244  * If the DNODE_DRY_RUN flag is set, we don't actually hold the dnode, just
1245  * return whether the hold would succeed or not. tag and dnp should set to
1246  * NULL in this case.
1247  *
1248  * errors:
1249  * EINVAL - Invalid object number or flags.
1250  * ENOSPC - Hole too small to fulfill "slots" request (DNODE_MUST_BE_FREE)
1251  * EEXIST - Refers to an allocated dnode (DNODE_MUST_BE_FREE)
1252  *        - Refers to a freeing dnode (DNODE_MUST_BE_FREE)
1253  *        - Refers to an interior dnode slot (DNODE_MUST_BE_ALLOCATED)
1254  * ENOENT - The requested dnode is not allocated (DNODE_MUST_BE_ALLOCATED)
1255  *        - The requested dnode is being freed (DNODE_MUST_BE_ALLOCATED)
1256  * EIO    - I/O error when reading the meta dnode dbuf.
1257  *
1258  * succeeds even for free dnodes.
1259  */
1260 int
1261 dnode_hold_impl(objset_t *os, uint64_t object, int flag, int slots,
1262     const void *tag, dnode_t **dnp)
1263 {
1264         int epb, idx, err;
1265         int drop_struct_lock = FALSE;
1266         int type;
1267         uint64_t blk;
1268         dnode_t *mdn, *dn;
1269         dmu_buf_impl_t *db;
1270         dnode_children_t *dnc;
1271         dnode_phys_t *dn_block;
1272         dnode_handle_t *dnh;
1273
1274         ASSERT(!(flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) || (slots == 0));
1275         ASSERT(!(flag & DNODE_MUST_BE_FREE) || (slots > 0));
1276         IMPLY(flag & DNODE_DRY_RUN, (tag == NULL) && (dnp == NULL));
1277
1278         /*
1279          * If you are holding the spa config lock as writer, you shouldn't
1280          * be asking the DMU to do *anything* unless it's the root pool
1281          * which may require us to read from the root filesystem while
1282          * holding some (not all) of the locks as writer.
1283          */
1284         ASSERT(spa_config_held(os->os_spa, SCL_ALL, RW_WRITER) == 0 ||
1285             (spa_is_root(os->os_spa) &&
1286             spa_config_held(os->os_spa, SCL_STATE, RW_WRITER)));
1287
1288         ASSERT((flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) || (flag & DNODE_MUST_BE_FREE));
1289
1290         if (object == DMU_USERUSED_OBJECT || object == DMU_GROUPUSED_OBJECT ||
1291             object == DMU_PROJECTUSED_OBJECT) {
1292                 if (object == DMU_USERUSED_OBJECT)
1293                         dn = DMU_USERUSED_DNODE(os);
1294                 else if (object == DMU_GROUPUSED_OBJECT)
1295                         dn = DMU_GROUPUSED_DNODE(os);
1296                 else
1297                         dn = DMU_PROJECTUSED_DNODE(os);
1298                 if (dn == NULL)
1299                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1300                 type = dn->dn_type;
1301                 if ((flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) && type == DMU_OT_NONE)
1302                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1303                 if ((flag & DNODE_MUST_BE_FREE) && type != DMU_OT_NONE)
1304                         return (SET_ERROR(EEXIST));
1305                 DNODE_VERIFY(dn);
1306                 /* Don't actually hold if dry run, just return 0 */
1307                 if (!(flag & DNODE_DRY_RUN)) {
1308                         (void) zfs_refcount_add(&dn->dn_holds, tag);
1309                         *dnp = dn;
1310                 }
1311                 return (0);
1312         }
1313
1314         if (object == 0 || object >= DN_MAX_OBJECT)
1315                 return (SET_ERROR(EINVAL));
1316
1317         mdn = DMU_META_DNODE(os);
1318         ASSERT(mdn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT);
1319
1320         DNODE_VERIFY(mdn);
1321
1322         if (!RW_WRITE_HELD(&mdn->dn_struct_rwlock)) {
1323                 rw_enter(&mdn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
1324                 drop_struct_lock = TRUE;
1325         }
1326
1327         blk = dbuf_whichblock(mdn, 0, object * sizeof (dnode_phys_t));
1328         db = dbuf_hold(mdn, blk, FTAG);
1329         if (drop_struct_lock)
1330                 rw_exit(&mdn->dn_struct_rwlock);
1331         if (db == NULL) {
1332                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_dbuf_hold);
1333                 return (SET_ERROR(EIO));
1334         }
1335
1336         /*
1337          * We do not need to decrypt to read the dnode so it doesn't matter
1338          * if we get the encrypted or decrypted version.
1339          */
1340         err = dbuf_read(db, NULL, DB_RF_CANFAIL |
1341             DB_RF_NO_DECRYPT | DB_RF_NOPREFETCH);
1342         if (err) {
1343                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_dbuf_read);
1344                 dbuf_rele(db, FTAG);
1345                 return (err);
1346         }
1347
1348         ASSERT3U(db->db.db_size, >=, 1<<DNODE_SHIFT);
1349         epb = db->db.db_size >> DNODE_SHIFT;
1350
1351         idx = object & (epb - 1);
1352         dn_block = (dnode_phys_t *)db->db.db_data;
1353
1354         ASSERT(DB_DNODE(db)->dn_type == DMU_OT_DNODE);
1355         dnc = dmu_buf_get_user(&db->db);
1356         dnh = NULL;
1357         if (dnc == NULL) {
1358                 dnode_children_t *winner;
1359                 int skip = 0;
1360
1361                 dnc = kmem_zalloc(sizeof (dnode_children_t) +
1362                     epb * sizeof (dnode_handle_t), KM_SLEEP);
1363                 dnc->dnc_count = epb;
1364                 dnh = &dnc->dnc_children[0];
1365
1366                 /* Initialize dnode slot status from dnode_phys_t */
1367                 for (int i = 0; i < epb; i++) {
1368                         zrl_init(&dnh[i].dnh_zrlock);
1369
1370                         if (skip) {
1371                                 skip--;
1372                                 continue;
1373                         }
1374
1375                         if (dn_block[i].dn_type != DMU_OT_NONE) {
1376                                 int interior = dn_block[i].dn_extra_slots;
1377
1378                                 dnode_set_slots(dnc, i, 1, DN_SLOT_ALLOCATED);
1379                                 dnode_set_slots(dnc, i + 1, interior,
1380                                     DN_SLOT_INTERIOR);
1381                                 skip = interior;
1382                         } else {
1383                                 dnh[i].dnh_dnode = DN_SLOT_FREE;
1384                                 skip = 0;
1385                         }
1386                 }
1387
1388                 dmu_buf_init_user(&dnc->dnc_dbu, NULL,
1389                     dnode_buf_evict_async, NULL);
1390                 winner = dmu_buf_set_user(&db->db, &dnc->dnc_dbu);
1391                 if (winner != NULL) {
1392
1393                         for (int i = 0; i < epb; i++)
1394                                 zrl_destroy(&dnh[i].dnh_zrlock);
1395
1396                         kmem_free(dnc, sizeof (dnode_children_t) +
1397                             epb * sizeof (dnode_handle_t));
1398                         dnc = winner;
1399                 }
1400         }
1401
1402         ASSERT(dnc->dnc_count == epb);
1403
1404         if (flag & DNODE_MUST_BE_ALLOCATED) {
1405                 slots = 1;
1406
1407                 dnode_slots_hold(dnc, idx, slots);
1408                 dnh = &dnc->dnc_children[idx];
1409
1410                 if (DN_SLOT_IS_PTR(dnh->dnh_dnode)) {
1411                         dn = dnh->dnh_dnode;
1412                 } else if (dnh->dnh_dnode == DN_SLOT_INTERIOR) {
1413                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_alloc_interior);
1414                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1415                         dbuf_rele(db, FTAG);
1416                         return (SET_ERROR(EEXIST));
1417                 } else if (dnh->dnh_dnode != DN_SLOT_ALLOCATED) {
1418                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_alloc_misses);
1419                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1420                         dbuf_rele(db, FTAG);
1421                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1422                 } else {
1423                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1424                         while (!dnode_slots_tryenter(dnc, idx, slots)) {
1425                                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_alloc_lock_retry);
1426                                 cond_resched();
1427                         }
1428
1429                         /*
1430                          * Someone else won the race and called dnode_create()
1431                          * after we checked DN_SLOT_IS_PTR() above but before
1432                          * we acquired the lock.
1433                          */
1434                         if (DN_SLOT_IS_PTR(dnh->dnh_dnode)) {
1435                                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_alloc_lock_misses);
1436                                 dn = dnh->dnh_dnode;
1437                         } else {
1438                                 dn = dnode_create(os, dn_block + idx, db,
1439                                     object, dnh);
1440                         }
1441                 }
1442
1443                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1444                 if (dn->dn_type == DMU_OT_NONE || dn->dn_free_txg != 0) {
1445                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_alloc_type_none);
1446                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1447                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1448                         dbuf_rele(db, FTAG);
1449                         return (SET_ERROR(ENOENT));
1450                 }
1451
1452                 /* Don't actually hold if dry run, just return 0 */
1453                 if (flag & DNODE_DRY_RUN) {
1454                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1455                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1456                         dbuf_rele(db, FTAG);
1457                         return (0);
1458                 }
1459
1460                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_alloc_hits);
1461         } else if (flag & DNODE_MUST_BE_FREE) {
1462
1463                 if (idx + slots - 1 >= DNODES_PER_BLOCK) {
1464                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_free_overflow);
1465                         dbuf_rele(db, FTAG);
1466                         return (SET_ERROR(ENOSPC));
1467                 }
1468
1469                 dnode_slots_hold(dnc, idx, slots);
1470
1471                 if (!dnode_check_slots_free(dnc, idx, slots)) {
1472                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_free_misses);
1473                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1474                         dbuf_rele(db, FTAG);
1475                         return (SET_ERROR(ENOSPC));
1476                 }
1477
1478                 dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1479                 while (!dnode_slots_tryenter(dnc, idx, slots)) {
1480                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_free_lock_retry);
1481                         cond_resched();
1482                 }
1483
1484                 if (!dnode_check_slots_free(dnc, idx, slots)) {
1485                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_free_lock_misses);
1486                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1487                         dbuf_rele(db, FTAG);
1488                         return (SET_ERROR(ENOSPC));
1489                 }
1490
1491                 /*
1492                  * Allocated but otherwise free dnodes which would
1493                  * be in the interior of a multi-slot dnodes need
1494                  * to be freed.  Single slot dnodes can be safely
1495                  * re-purposed as a performance optimization.
1496                  */
1497                 if (slots > 1)
1498                         dnode_reclaim_slots(dnc, idx + 1, slots - 1);
1499
1500                 dnh = &dnc->dnc_children[idx];
1501                 if (DN_SLOT_IS_PTR(dnh->dnh_dnode)) {
1502                         dn = dnh->dnh_dnode;
1503                 } else {
1504                         dn = dnode_create(os, dn_block + idx, db,
1505                             object, dnh);
1506                 }
1507
1508                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1509                 if (!zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_holds) || dn->dn_free_txg) {
1510                         DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_free_refcount);
1511                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1512                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1513                         dbuf_rele(db, FTAG);
1514                         return (SET_ERROR(EEXIST));
1515                 }
1516
1517                 /* Don't actually hold if dry run, just return 0 */
1518                 if (flag & DNODE_DRY_RUN) {
1519                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1520                         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1521                         dbuf_rele(db, FTAG);
1522                         return (0);
1523                 }
1524
1525                 dnode_set_slots(dnc, idx + 1, slots - 1, DN_SLOT_INTERIOR);
1526                 DNODE_STAT_BUMP(dnode_hold_free_hits);
1527         } else {
1528                 dbuf_rele(db, FTAG);
1529                 return (SET_ERROR(EINVAL));
1530         }
1531
1532         ASSERT0(dn->dn_free_txg);
1533
1534         if (zfs_refcount_add(&dn->dn_holds, tag) == 1)
1535                 dbuf_add_ref(db, dnh);
1536
1537         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1538
1539         /* Now we can rely on the hold to prevent the dnode from moving. */
1540         dnode_slots_rele(dnc, idx, slots);
1541
1542         DNODE_VERIFY(dn);
1543         ASSERT3P(dnp, !=, NULL);
1544         ASSERT3P(dn->dn_dbuf, ==, db);
1545         ASSERT3U(dn->dn_object, ==, object);
1546         dbuf_rele(db, FTAG);
1547
1548         *dnp = dn;
1549         return (0);
1550 }
1551
1552 /*
1553  * Return held dnode if the object is allocated, NULL if not.
1554  */
1555 int
1556 dnode_hold(objset_t *os, uint64_t object, const void *tag, dnode_t **dnp)
1557 {
1558         return (dnode_hold_impl(os, object, DNODE_MUST_BE_ALLOCATED, 0, tag,
1559             dnp));
1560 }
1561
1562 /*
1563  * Can only add a reference if there is already at least one
1564  * reference on the dnode.  Returns FALSE if unable to add a
1565  * new reference.
1566  */
1567 boolean_t
1568 dnode_add_ref(dnode_t *dn, const void *tag)
1569 {
1570         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1571         if (zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_holds)) {
1572                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1573                 return (FALSE);
1574         }
1575         VERIFY(1 < zfs_refcount_add(&dn->dn_holds, tag));
1576         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1577         return (TRUE);
1578 }
1579
1580 void
1581 dnode_rele(dnode_t *dn, const void *tag)
1582 {
1583         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1584         dnode_rele_and_unlock(dn, tag, B_FALSE);
1585 }
1586
1587 void
1588 dnode_rele_and_unlock(dnode_t *dn, const void *tag, boolean_t evicting)
1589 {
1590         uint64_t refs;
1591         /* Get while the hold prevents the dnode from moving. */
1592         dmu_buf_impl_t *db = dn->dn_dbuf;
1593         dnode_handle_t *dnh = dn->dn_handle;
1594
1595         refs = zfs_refcount_remove(&dn->dn_holds, tag);
1596         if (refs == 0)
1597                 cv_broadcast(&dn->dn_nodnholds);
1598         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1599         /* dnode could get destroyed at this point, so don't use it anymore */
1600
1601         /*
1602          * It's unsafe to release the last hold on a dnode by dnode_rele() or
1603          * indirectly by dbuf_rele() while relying on the dnode handle to
1604          * prevent the dnode from moving, since releasing the last hold could
1605          * result in the dnode's parent dbuf evicting its dnode handles. For
1606          * that reason anyone calling dnode_rele() or dbuf_rele() without some
1607          * other direct or indirect hold on the dnode must first drop the dnode
1608          * handle.
1609          */
1610 #ifdef ZFS_DEBUG
1611         ASSERT(refs > 0 || dnh->dnh_zrlock.zr_owner != curthread);
1612 #endif
1613
1614         /* NOTE: the DNODE_DNODE does not have a dn_dbuf */
1615         if (refs == 0 && db != NULL) {
1616                 /*
1617                  * Another thread could add a hold to the dnode handle in
1618                  * dnode_hold_impl() while holding the parent dbuf. Since the
1619                  * hold on the parent dbuf prevents the handle from being
1620                  * destroyed, the hold on the handle is OK. We can't yet assert
1621                  * that the handle has zero references, but that will be
1622                  * asserted anyway when the handle gets destroyed.
1623                  */
1624                 mutex_enter(&db->db_mtx);
1625                 dbuf_rele_and_unlock(db, dnh, evicting);
1626         }
1627 }
1628
1629 /*
1630  * Test whether we can create a dnode at the specified location.
1631  */
1632 int
1633 dnode_try_claim(objset_t *os, uint64_t object, int slots)
1634 {
1635         return (dnode_hold_impl(os, object, DNODE_MUST_BE_FREE | DNODE_DRY_RUN,
1636             slots, NULL, NULL));
1637 }
1638
1639 /*
1640  * Checks if the dnode contains any uncommitted dirty records.
1641  */
1642 boolean_t
1643 dnode_is_dirty(dnode_t *dn)
1644 {
1645         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1646
1647         for (int i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
1648                 if (multilist_link_active(&dn->dn_dirty_link[i])) {
1649                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1650                         return (B_TRUE);
1651                 }
1652         }
1653
1654         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1655
1656         return (B_FALSE);
1657 }
1658
1659 void
1660 dnode_setdirty(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
1661 {
1662         objset_t *os = dn->dn_objset;
1663         uint64_t txg = tx->tx_txg;
1664
1665         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object)) {
1666                 dsl_dataset_dirty(os->os_dsl_dataset, tx);
1667                 return;
1668         }
1669
1670         DNODE_VERIFY(dn);
1671
1672 #ifdef ZFS_DEBUG
1673         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1674         ASSERT(dn->dn_phys->dn_type || dn->dn_allocated_txg);
1675         ASSERT(dn->dn_free_txg == 0 || dn->dn_free_txg >= txg);
1676         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1677 #endif
1678
1679         /*
1680          * Determine old uid/gid when necessary
1681          */
1682         dmu_objset_userquota_get_ids(dn, B_TRUE, tx);
1683
1684         multilist_t *dirtylist = &os->os_dirty_dnodes[txg & TXG_MASK];
1685         multilist_sublist_t *mls = multilist_sublist_lock_obj(dirtylist, dn);
1686
1687         /*
1688          * If we are already marked dirty, we're done.
1689          */
1690         if (multilist_link_active(&dn->dn_dirty_link[txg & TXG_MASK])) {
1691                 multilist_sublist_unlock(mls);
1692                 return;
1693         }
1694
1695         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&dn->dn_holds) ||
1696             !avl_is_empty(&dn->dn_dbufs));
1697         ASSERT(dn->dn_datablksz != 0);
1698         ASSERT0(dn->dn_next_bonuslen[txg & TXG_MASK]);
1699         ASSERT0(dn->dn_next_blksz[txg & TXG_MASK]);
1700         ASSERT0(dn->dn_next_bonustype[txg & TXG_MASK]);
1701
1702         dprintf_ds(os->os_dsl_dataset, "obj=%llu txg=%llu\n",
1703             (u_longlong_t)dn->dn_object, (u_longlong_t)txg);
1704
1705         multilist_sublist_insert_head(mls, dn);
1706
1707         multilist_sublist_unlock(mls);
1708
1709         /*
1710          * The dnode maintains a hold on its containing dbuf as
1711          * long as there are holds on it.  Each instantiated child
1712          * dbuf maintains a hold on the dnode.  When the last child
1713          * drops its hold, the dnode will drop its hold on the
1714          * containing dbuf. We add a "dirty hold" here so that the
1715          * dnode will hang around after we finish processing its
1716          * children.
1717          */
1718         VERIFY(dnode_add_ref(dn, (void *)(uintptr_t)tx->tx_txg));
1719
1720         (void) dbuf_dirty(dn->dn_dbuf, tx);
1721
1722         dsl_dataset_dirty(os->os_dsl_dataset, tx);
1723 }
1724
1725 void
1726 dnode_free(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
1727 {
1728         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1729         if (dn->dn_type == DMU_OT_NONE || dn->dn_free_txg) {
1730                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1731                 return;
1732         }
1733         dn->dn_free_txg = tx->tx_txg;
1734         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1735
1736         dnode_setdirty(dn, tx);
1737 }
1738
1739 /*
1740  * Try to change the block size for the indicated dnode.  This can only
1741  * succeed if there are no blocks allocated or dirty beyond first block
1742  */
1743 int
1744 dnode_set_blksz(dnode_t *dn, uint64_t size, int ibs, dmu_tx_t *tx)
1745 {
1746         dmu_buf_impl_t *db;
1747         int err;
1748
1749         ASSERT3U(size, <=, spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(dn->dn_objset)));
1750         if (size == 0)
1751                 size = SPA_MINBLOCKSIZE;
1752         else
1753                 size = P2ROUNDUP(size, SPA_MINBLOCKSIZE);
1754
1755         if (ibs == dn->dn_indblkshift)
1756                 ibs = 0;
1757
1758         if (size >> SPA_MINBLOCKSHIFT == dn->dn_datablkszsec && ibs == 0)
1759                 return (0);
1760
1761         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1762
1763         /* Check for any allocated blocks beyond the first */
1764         if (dn->dn_maxblkid != 0)
1765                 goto fail;
1766
1767         mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
1768         for (db = avl_first(&dn->dn_dbufs); db != NULL;
1769             db = AVL_NEXT(&dn->dn_dbufs, db)) {
1770                 if (db->db_blkid != 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1771                     db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
1772                         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1773                         goto fail;
1774                 }
1775         }
1776         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1777
1778         if (ibs && dn->dn_nlevels != 1)
1779                 goto fail;
1780
1781         /* resize the old block */
1782         err = dbuf_hold_impl(dn, 0, 0, TRUE, FALSE, FTAG, &db);
1783         if (err == 0) {
1784                 dbuf_new_size(db, size, tx);
1785         } else if (err != ENOENT) {
1786                 goto fail;
1787         }
1788
1789         dnode_setdblksz(dn, size);
1790         dnode_setdirty(dn, tx);
1791         dn->dn_next_blksz[tx->tx_txg&TXG_MASK] = size;
1792         if (ibs) {
1793                 dn->dn_indblkshift = ibs;
1794                 dn->dn_next_indblkshift[tx->tx_txg&TXG_MASK] = ibs;
1795         }
1796         /* release after we have fixed the blocksize in the dnode */
1797         if (db)
1798                 dbuf_rele(db, FTAG);
1799
1800         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1801         return (0);
1802
1803 fail:
1804         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1805         return (SET_ERROR(ENOTSUP));
1806 }
1807
1808 static void
1809 dnode_set_nlevels_impl(dnode_t *dn, int new_nlevels, dmu_tx_t *tx)
1810 {
1811         uint64_t txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1812         int old_nlevels = dn->dn_nlevels;
1813         dmu_buf_impl_t *db;
1814         list_t *list;
1815         dbuf_dirty_record_t *new, *dr, *dr_next;
1816
1817         ASSERT(RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
1818
1819         ASSERT3U(new_nlevels, >, dn->dn_nlevels);
1820         dn->dn_nlevels = new_nlevels;
1821
1822         ASSERT3U(new_nlevels, >, dn->dn_next_nlevels[txgoff]);
1823         dn->dn_next_nlevels[txgoff] = new_nlevels;
1824
1825         /* dirty the left indirects */
1826         db = dbuf_hold_level(dn, old_nlevels, 0, FTAG);
1827         ASSERT(db != NULL);
1828         new = dbuf_dirty(db, tx);
1829         dbuf_rele(db, FTAG);
1830
1831         /* transfer the dirty records to the new indirect */
1832         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1833         mutex_enter(&new->dt.di.dr_mtx);
1834         list = &dn->dn_dirty_records[txgoff];
1835         for (dr = list_head(list); dr; dr = dr_next) {
1836                 dr_next = list_next(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
1837
1838                 IMPLY(dr->dr_dbuf == NULL, old_nlevels == 1);
1839                 if (dr->dr_dbuf == NULL ||
1840                     (dr->dr_dbuf->db_level == old_nlevels - 1 &&
1841                     dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1842                     dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID)) {
1843                         list_remove(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
1844                         list_insert_tail(&new->dt.di.dr_children, dr);
1845                         dr->dr_parent = new;
1846                 }
1847         }
1848         mutex_exit(&new->dt.di.dr_mtx);
1849         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1850 }
1851
1852 int
1853 dnode_set_nlevels(dnode_t *dn, int nlevels, dmu_tx_t *tx)
1854 {
1855         int ret = 0;
1856
1857         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1858
1859         if (dn->dn_nlevels == nlevels) {
1860                 ret = 0;
1861                 goto out;
1862         } else if (nlevels < dn->dn_nlevels) {
1863                 ret = SET_ERROR(EINVAL);
1864                 goto out;
1865         }
1866
1867         dnode_set_nlevels_impl(dn, nlevels, tx);
1868
1869 out:
1870         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1871         return (ret);
1872 }
1873
1874 /* read-holding callers must not rely on the lock being continuously held */
1875 void
1876 dnode_new_blkid(dnode_t *dn, uint64_t blkid, dmu_tx_t *tx, boolean_t have_read,
1877     boolean_t force)
1878 {
1879         int epbs, new_nlevels;
1880         uint64_t sz;
1881
1882         ASSERT(blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1883
1884         ASSERT(have_read ?
1885             RW_READ_HELD(&dn->dn_struct_rwlock) :
1886             RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
1887
1888         /*
1889          * if we have a read-lock, check to see if we need to do any work
1890          * before upgrading to a write-lock.
1891          */
1892         if (have_read) {
1893                 if (blkid <= dn->dn_maxblkid)
1894                         return;
1895
1896                 if (!rw_tryupgrade(&dn->dn_struct_rwlock)) {
1897                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
1898                         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
1899                 }
1900         }
1901
1902         /*
1903          * Raw sends (indicated by the force flag) require that we take the
1904          * given blkid even if the value is lower than the current value.
1905          */
1906         if (!force && blkid <= dn->dn_maxblkid)
1907                 goto out;
1908
1909         /*
1910          * We use the (otherwise unused) top bit of dn_next_maxblkid[txgoff]
1911          * to indicate that this field is set. This allows us to set the
1912          * maxblkid to 0 on an existing object in dnode_sync().
1913          */
1914         dn->dn_maxblkid = blkid;
1915         dn->dn_next_maxblkid[tx->tx_txg & TXG_MASK] =
1916             blkid | DMU_NEXT_MAXBLKID_SET;
1917
1918         /*
1919          * Compute the number of levels necessary to support the new maxblkid.
1920          * Raw sends will ensure nlevels is set correctly for us.
1921          */
1922         new_nlevels = 1;
1923         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
1924         for (sz = dn->dn_nblkptr;
1925             sz <= blkid && sz >= dn->dn_nblkptr; sz <<= epbs)
1926                 new_nlevels++;
1927
1928         ASSERT3U(new_nlevels, <=, DN_MAX_LEVELS);
1929
1930         if (!force) {
1931                 if (new_nlevels > dn->dn_nlevels)
1932                         dnode_set_nlevels_impl(dn, new_nlevels, tx);
1933         } else {
1934                 ASSERT3U(dn->dn_nlevels, >=, new_nlevels);
1935         }
1936
1937 out:
1938         if (have_read)
1939                 rw_downgrade(&dn->dn_struct_rwlock);
1940 }
1941
1942 static void
1943 dnode_dirty_l1(dnode_t *dn, uint64_t l1blkid, dmu_tx_t *tx)
1944 {
1945         dmu_buf_impl_t *db = dbuf_hold_level(dn, 1, l1blkid, FTAG);
1946         if (db != NULL) {
1947                 dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1948                 dbuf_rele(db, FTAG);
1949         }
1950 }
1951
1952 /*
1953  * Dirty all the in-core level-1 dbufs in the range specified by start_blkid
1954  * and end_blkid.
1955  */
1956 static void
1957 dnode_dirty_l1range(dnode_t *dn, uint64_t start_blkid, uint64_t end_blkid,
1958     dmu_tx_t *tx)
1959 {
1960         dmu_buf_impl_t *db_search;
1961         dmu_buf_impl_t *db;
1962         avl_index_t where;
1963
1964         db_search = kmem_zalloc(sizeof (dmu_buf_impl_t), KM_SLEEP);
1965
1966         mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
1967
1968         db_search->db_level = 1;
1969         db_search->db_blkid = start_blkid + 1;
1970         db_search->db_state = DB_SEARCH;
1971         for (;;) {
1972
1973                 db = avl_find(&dn->dn_dbufs, db_search, &where);
1974                 if (db == NULL)
1975                         db = avl_nearest(&dn->dn_dbufs, where, AVL_AFTER);
1976
1977                 if (db == NULL || db->db_level != 1 ||
1978                     db->db_blkid >= end_blkid) {
1979                         break;
1980                 }
1981
1982                 /*
1983                  * Setup the next blkid we want to search for.
1984                  */
1985                 db_search->db_blkid = db->db_blkid + 1;
1986                 ASSERT3U(db->db_blkid, >=, start_blkid);
1987
1988                 /*
1989                  * If the dbuf transitions to DB_EVICTING while we're trying
1990                  * to dirty it, then we will be unable to discover it in
1991                  * the dbuf hash table. This will result in a call to
1992                  * dbuf_create() which needs to acquire the dn_dbufs_mtx
1993                  * lock. To avoid a deadlock, we drop the lock before
1994                  * dirtying the level-1 dbuf.
1995                  */
1996                 mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1997                 dnode_dirty_l1(dn, db->db_blkid, tx);
1998                 mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
1999         }
2000
2001 #ifdef ZFS_DEBUG
2002         /*
2003          * Walk all the in-core level-1 dbufs and verify they have been dirtied.
2004          */
2005         db_search->db_level = 1;
2006         db_search->db_blkid = start_blkid + 1;
2007         db_search->db_state = DB_SEARCH;
2008         db = avl_find(&dn->dn_dbufs, db_search, &where);
2009         if (db == NULL)
2010                 db = avl_nearest(&dn->dn_dbufs, where, AVL_AFTER);
2011         for (; db != NULL; db = AVL_NEXT(&dn->dn_dbufs, db)) {
2012                 if (db->db_level != 1 || db->db_blkid >= end_blkid)
2013                         break;
2014                 if (db->db_state != DB_EVICTING)
2015                         ASSERT(db->db_dirtycnt > 0);
2016         }
2017 #endif
2018         kmem_free(db_search, sizeof (dmu_buf_impl_t));
2019         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
2020 }
2021
2022 void
2023 dnode_set_dirtyctx(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx, const void *tag)
2024 {
2025         /*
2026          * Don't set dirtyctx to SYNC if we're just modifying this as we
2027          * initialize the objset.
2028          */
2029         if (dn->dn_dirtyctx == DN_UNDIRTIED) {
2030                 dsl_dataset_t *ds = dn->dn_objset->os_dsl_dataset;
2031
2032                 if (ds != NULL) {
2033                         rrw_enter(&ds->ds_bp_rwlock, RW_READER, tag);
2034                 }
2035                 if (!BP_IS_HOLE(dn->dn_objset->os_rootbp)) {
2036                         if (dmu_tx_is_syncing(tx))
2037                                 dn->dn_dirtyctx = DN_DIRTY_SYNC;
2038                         else
2039                                 dn->dn_dirtyctx = DN_DIRTY_OPEN;
2040                         dn->dn_dirtyctx_firstset = tag;
2041                 }
2042                 if (ds != NULL) {
2043                         rrw_exit(&ds->ds_bp_rwlock, tag);
2044                 }
2045         }
2046 }
2047
2048 static void
2049 dnode_partial_zero(dnode_t *dn, uint64_t off, uint64_t blkoff, uint64_t len,
2050     dmu_tx_t *tx)
2051 {
2052         dmu_buf_impl_t *db;
2053         int res;
2054
2055         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
2056         res = dbuf_hold_impl(dn, 0, dbuf_whichblock(dn, 0, off), TRUE, FALSE,
2057             FTAG, &db);
2058         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2059         if (res == 0) {
2060                 db_lock_type_t dblt;
2061                 boolean_t dirty;
2062
2063                 dblt = dmu_buf_lock_parent(db, RW_READER, FTAG);
2064                 /* don't dirty if not on disk and not dirty */
2065                 dirty = !list_is_empty(&db->db_dirty_records) ||
2066                     (db->db_blkptr && !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr));
2067                 dmu_buf_unlock_parent(db, dblt, FTAG);
2068                 if (dirty) {
2069                         caddr_t data;
2070
2071                         dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
2072                         data = db->db.db_data;
2073                         memset(data + blkoff, 0, len);
2074                 }
2075                 dbuf_rele(db, FTAG);
2076         }
2077 }
2078
2079 void
2080 dnode_free_range(dnode_t *dn, uint64_t off, uint64_t len, dmu_tx_t *tx)
2081 {
2082         uint64_t blkoff, blkid, nblks;
2083         int blksz, blkshift, head, tail;
2084         int trunc = FALSE;
2085         int epbs;
2086
2087         blksz = dn->dn_datablksz;
2088         blkshift = dn->dn_datablkshift;
2089         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
2090
2091         if (len == DMU_OBJECT_END) {
2092                 len = UINT64_MAX - off;
2093                 trunc = TRUE;
2094         }
2095
2096         /*
2097          * First, block align the region to free:
2098          */
2099         if (ISP2(blksz)) {
2100                 head = P2NPHASE(off, blksz);
2101                 blkoff = P2PHASE(off, blksz);
2102                 if ((off >> blkshift) > dn->dn_maxblkid)
2103                         return;
2104         } else {
2105                 ASSERT(dn->dn_maxblkid == 0);
2106                 if (off == 0 && len >= blksz) {
2107                         /*
2108                          * Freeing the whole block; fast-track this request.
2109                          */
2110                         blkid = 0;
2111                         nblks = 1;
2112                         if (dn->dn_nlevels > 1) {
2113                                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
2114                                 dnode_dirty_l1(dn, 0, tx);
2115                                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2116                         }
2117                         goto done;
2118                 } else if (off >= blksz) {
2119                         /* Freeing past end-of-data */
2120                         return;
2121                 } else {
2122                         /* Freeing part of the block. */
2123                         head = blksz - off;
2124                         ASSERT3U(head, >, 0);
2125                 }
2126                 blkoff = off;
2127         }
2128         /* zero out any partial block data at the start of the range */
2129         if (head) {
2130                 ASSERT3U(blkoff + head, ==, blksz);
2131                 if (len < head)
2132                         head = len;
2133                 dnode_partial_zero(dn, off, blkoff, head, tx);
2134                 off += head;
2135                 len -= head;
2136         }
2137
2138         /* If the range was less than one block, we're done */
2139         if (len == 0)
2140                 return;
2141
2142         /* If the remaining range is past end of file, we're done */
2143         if ((off >> blkshift) > dn->dn_maxblkid)
2144                 return;
2145
2146         ASSERT(ISP2(blksz));
2147         if (trunc)
2148                 tail = 0;
2149         else
2150                 tail = P2PHASE(len, blksz);
2151
2152         ASSERT0(P2PHASE(off, blksz));
2153         /* zero out any partial block data at the end of the range */
2154         if (tail) {
2155                 if (len < tail)
2156                         tail = len;
2157                 dnode_partial_zero(dn, off + len, 0, tail, tx);
2158                 len -= tail;
2159         }
2160
2161         /* If the range did not include a full block, we are done */
2162         if (len == 0)
2163                 return;
2164
2165         ASSERT(IS_P2ALIGNED(off, blksz));
2166         ASSERT(trunc || IS_P2ALIGNED(len, blksz));
2167         blkid = off >> blkshift;
2168         nblks = len >> blkshift;
2169         if (trunc)
2170                 nblks += 1;
2171
2172         /*
2173          * Dirty all the indirect blocks in this range.  Note that only
2174          * the first and last indirect blocks can actually be written
2175          * (if they were partially freed) -- they must be dirtied, even if
2176          * they do not exist on disk yet.  The interior blocks will
2177          * be freed by free_children(), so they will not actually be written.
2178          * Even though these interior blocks will not be written, we
2179          * dirty them for two reasons:
2180          *
2181          *  - It ensures that the indirect blocks remain in memory until
2182          *    syncing context.  (They have already been prefetched by
2183          *    dmu_tx_hold_free(), so we don't have to worry about reading
2184          *    them serially here.)
2185          *
2186          *  - The dirty space accounting will put pressure on the txg sync
2187          *    mechanism to begin syncing, and to delay transactions if there
2188          *    is a large amount of freeing.  Even though these indirect
2189          *    blocks will not be written, we could need to write the same
2190          *    amount of space if we copy the freed BPs into deadlists.
2191          */
2192         if (dn->dn_nlevels > 1) {
2193                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_WRITER);
2194                 uint64_t first, last;
2195
2196                 first = blkid >> epbs;
2197                 dnode_dirty_l1(dn, first, tx);
2198                 if (trunc)
2199                         last = dn->dn_maxblkid >> epbs;
2200                 else
2201                         last = (blkid + nblks - 1) >> epbs;
2202                 if (last != first)
2203                         dnode_dirty_l1(dn, last, tx);
2204
2205                 dnode_dirty_l1range(dn, first, last, tx);
2206
2207                 int shift = dn->dn_datablkshift + dn->dn_indblkshift -
2208                     SPA_BLKPTRSHIFT;
2209                 for (uint64_t i = first + 1; i < last; i++) {
2210                         /*
2211                          * Set i to the blockid of the next non-hole
2212                          * level-1 indirect block at or after i.  Note
2213                          * that dnode_next_offset() operates in terms of
2214                          * level-0-equivalent bytes.
2215                          */
2216                         uint64_t ibyte = i << shift;
2217                         int err = dnode_next_offset(dn, DNODE_FIND_HAVELOCK,
2218                             &ibyte, 2, 1, 0);
2219                         i = ibyte >> shift;
2220                         if (i >= last)
2221                                 break;
2222
2223                         /*
2224                          * Normally we should not see an error, either
2225                          * from dnode_next_offset() or dbuf_hold_level()
2226                          * (except for ESRCH from dnode_next_offset).
2227                          * If there is an i/o error, then when we read
2228                          * this block in syncing context, it will use
2229                          * ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED, and thus hang/panic according
2230                          * to the "failmode" property.  dnode_next_offset()
2231                          * doesn't have a flag to indicate MUSTSUCCEED.
2232                          */
2233                         if (err != 0)
2234                                 break;
2235
2236                         dnode_dirty_l1(dn, i, tx);
2237                 }
2238                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2239         }
2240
2241 done:
2242         /*
2243          * Add this range to the dnode range list.
2244          * We will finish up this free operation in the syncing phase.
2245          */
2246         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2247         {
2248                 int txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
2249                 if (dn->dn_free_ranges[txgoff] == NULL) {
2250                         dn->dn_free_ranges[txgoff] = range_tree_create(NULL,
2251                             RANGE_SEG64, NULL, 0, 0);
2252                 }
2253                 range_tree_clear(dn->dn_free_ranges[txgoff], blkid, nblks);
2254                 range_tree_add(dn->dn_free_ranges[txgoff], blkid, nblks);
2255         }
2256         dprintf_dnode(dn, "blkid=%llu nblks=%llu txg=%llu\n",
2257             (u_longlong_t)blkid, (u_longlong_t)nblks,
2258             (u_longlong_t)tx->tx_txg);
2259         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2260
2261         dbuf_free_range(dn, blkid, blkid + nblks - 1, tx);
2262         dnode_setdirty(dn, tx);
2263 }
2264
2265 static boolean_t
2266 dnode_spill_freed(dnode_t *dn)
2267 {
2268         int i;
2269
2270         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2271         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
2272                 if (dn->dn_rm_spillblk[i] == DN_KILL_SPILLBLK)
2273                         break;
2274         }
2275         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2276         return (i < TXG_SIZE);
2277 }
2278
2279 /* return TRUE if this blkid was freed in a recent txg, or FALSE if it wasn't */
2280 uint64_t
2281 dnode_block_freed(dnode_t *dn, uint64_t blkid)
2282 {
2283         void *dp = spa_get_dsl(dn->dn_objset->os_spa);
2284         int i;
2285
2286         if (blkid == DMU_BONUS_BLKID)
2287                 return (FALSE);
2288
2289         /*
2290          * If we're in the process of opening the pool, dp will not be
2291          * set yet, but there shouldn't be anything dirty.
2292          */
2293         if (dp == NULL)
2294                 return (FALSE);
2295
2296         if (dn->dn_free_txg)
2297                 return (TRUE);
2298
2299         if (blkid == DMU_SPILL_BLKID)
2300                 return (dnode_spill_freed(dn));
2301
2302         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2303         for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
2304                 if (dn->dn_free_ranges[i] != NULL &&
2305                     range_tree_contains(dn->dn_free_ranges[i], blkid, 1))
2306                         break;
2307         }
2308         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2309         return (i < TXG_SIZE);
2310 }
2311
2312 /* call from syncing context when we actually write/free space for this dnode */
2313 void
2314 dnode_diduse_space(dnode_t *dn, int64_t delta)
2315 {
2316         uint64_t space;
2317         dprintf_dnode(dn, "dn=%p dnp=%p used=%llu delta=%lld\n",
2318             dn, dn->dn_phys,
2319             (u_longlong_t)dn->dn_phys->dn_used,
2320             (longlong_t)delta);
2321
2322         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2323         space = DN_USED_BYTES(dn->dn_phys);
2324         if (delta > 0) {
2325                 ASSERT3U(space + delta, >=, space); /* no overflow */
2326         } else {
2327                 ASSERT3U(space, >=, -delta); /* no underflow */
2328         }
2329         space += delta;
2330         if (spa_version(dn->dn_objset->os_spa) < SPA_VERSION_DNODE_BYTES) {
2331                 ASSERT((dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_USED_BYTES) == 0);
2332                 ASSERT0(P2PHASE(space, 1<<DEV_BSHIFT));
2333                 dn->dn_phys->dn_used = space >> DEV_BSHIFT;
2334         } else {
2335                 dn->dn_phys->dn_used = space;
2336                 dn->dn_phys->dn_flags |= DNODE_FLAG_USED_BYTES;
2337         }
2338         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2339 }
2340
2341 /*
2342  * Scans a block at the indicated "level" looking for a hole or data,
2343  * depending on 'flags'.
2344  *
2345  * If level > 0, then we are scanning an indirect block looking at its
2346  * pointers.  If level == 0, then we are looking at a block of dnodes.
2347  *
2348  * If we don't find what we are looking for in the block, we return ESRCH.
2349  * Otherwise, return with *offset pointing to the beginning (if searching
2350  * forwards) or end (if searching backwards) of the range covered by the
2351  * block pointer we matched on (or dnode).
2352  *
2353  * The basic search algorithm used below by dnode_next_offset() is to
2354  * use this function to search up the block tree (widen the search) until
2355  * we find something (i.e., we don't return ESRCH) and then search back
2356  * down the tree (narrow the search) until we reach our original search
2357  * level.
2358  */
2359 static int
2360 dnode_next_offset_level(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *offset,
2361     int lvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg)
2362 {
2363         dmu_buf_impl_t *db = NULL;
2364         void *data = NULL;
2365         uint64_t epbs = dn->dn_phys->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
2366         uint64_t epb = 1ULL << epbs;
2367         uint64_t minfill, maxfill;
2368         boolean_t hole;
2369         int i, inc, error, span;
2370
2371         ASSERT(RW_LOCK_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
2372
2373         hole = ((flags & DNODE_FIND_HOLE) != 0);
2374         inc = (flags & DNODE_FIND_BACKWARDS) ? -1 : 1;
2375         ASSERT(txg == 0 || !hole);
2376
2377         if (lvl == dn->dn_phys->dn_nlevels) {
2378                 error = 0;
2379                 epb = dn->dn_phys->dn_nblkptr;
2380                 data = dn->dn_phys->dn_blkptr;
2381         } else {
2382                 uint64_t blkid = dbuf_whichblock(dn, lvl, *offset);
2383                 error = dbuf_hold_impl(dn, lvl, blkid, TRUE, FALSE, FTAG, &db);
2384                 if (error) {
2385                         if (error != ENOENT)
2386                                 return (error);
2387                         if (hole)
2388                                 return (0);
2389                         /*
2390                          * This can only happen when we are searching up
2391                          * the block tree for data.  We don't really need to
2392                          * adjust the offset, as we will just end up looking
2393                          * at the pointer to this block in its parent, and its
2394                          * going to be unallocated, so we will skip over it.
2395                          */
2396                         return (SET_ERROR(ESRCH));
2397                 }
2398                 error = dbuf_read(db, NULL,
2399                     DB_RF_CANFAIL | DB_RF_HAVESTRUCT |
2400                     DB_RF_NO_DECRYPT | DB_RF_NOPREFETCH);
2401                 if (error) {
2402                         dbuf_rele(db, FTAG);
2403                         return (error);
2404                 }
2405                 data = db->db.db_data;
2406                 rw_enter(&db->db_rwlock, RW_READER);
2407         }
2408
2409         if (db != NULL && txg != 0 && (db->db_blkptr == NULL ||
2410             db->db_blkptr->blk_birth <= txg ||
2411             BP_IS_HOLE(db->db_blkptr))) {
2412                 /*
2413                  * This can only happen when we are searching up the tree
2414                  * and these conditions mean that we need to keep climbing.
2415                  */
2416                 error = SET_ERROR(ESRCH);
2417         } else if (lvl == 0) {
2418                 dnode_phys_t *dnp = data;
2419
2420                 ASSERT(dn->dn_type == DMU_OT_DNODE);
2421                 ASSERT(!(flags & DNODE_FIND_BACKWARDS));
2422
2423                 for (i = (*offset >> DNODE_SHIFT) & (blkfill - 1);
2424                     i < blkfill; i += dnp[i].dn_extra_slots + 1) {
2425                         if ((dnp[i].dn_type == DMU_OT_NONE) == hole)
2426                                 break;
2427                 }
2428
2429                 if (i == blkfill)
2430                         error = SET_ERROR(ESRCH);
2431
2432                 *offset = (*offset & ~(DNODE_BLOCK_SIZE - 1)) +
2433                     (i << DNODE_SHIFT);
2434         } else {
2435                 blkptr_t *bp = data;
2436                 uint64_t start = *offset;
2437                 span = (lvl - 1) * epbs + dn->dn_datablkshift;
2438                 minfill = 0;
2439                 maxfill = blkfill << ((lvl - 1) * epbs);
2440
2441                 if (hole)
2442                         maxfill--;
2443                 else
2444                         minfill++;
2445
2446                 if (span >= 8 * sizeof (*offset)) {
2447                         /* This only happens on the highest indirection level */
2448                         ASSERT3U((lvl - 1), ==, dn->dn_phys->dn_nlevels - 1);
2449                         *offset = 0;
2450                 } else {
2451                         *offset = *offset >> span;
2452                 }
2453
2454                 for (i = BF64_GET(*offset, 0, epbs);
2455                     i >= 0 && i < epb; i += inc) {
2456                         if (BP_GET_FILL(&bp[i]) >= minfill &&
2457                             BP_GET_FILL(&bp[i]) <= maxfill &&
2458                             (hole || bp[i].blk_birth > txg))
2459                                 break;
2460                         if (inc > 0 || *offset > 0)
2461                                 *offset += inc;
2462                 }
2463
2464                 if (span >= 8 * sizeof (*offset)) {
2465                         *offset = start;
2466                 } else {
2467                         *offset = *offset << span;
2468                 }
2469
2470                 if (inc < 0) {
2471                         /* traversing backwards; position offset at the end */
2472                         ASSERT3U(*offset, <=, start);
2473                         *offset = MIN(*offset + (1ULL << span) - 1, start);
2474                 } else if (*offset < start) {
2475                         *offset = start;
2476                 }
2477                 if (i < 0 || i >= epb)
2478                         error = SET_ERROR(ESRCH);
2479         }
2480
2481         if (db != NULL) {
2482                 rw_exit(&db->db_rwlock);
2483                 dbuf_rele(db, FTAG);
2484         }
2485
2486         return (error);
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Find the next hole, data, or sparse region at or after *offset.
2491  * The value 'blkfill' tells us how many items we expect to find
2492  * in an L0 data block; this value is 1 for normal objects,
2493  * DNODES_PER_BLOCK for the meta dnode, and some fraction of
2494  * DNODES_PER_BLOCK when searching for sparse regions thereof.
2495  *
2496  * Examples:
2497  *
2498  * dnode_next_offset(dn, flags, offset, 1, 1, 0);
2499  *      Finds the next/previous hole/data in a file.
2500  *      Used in dmu_offset_next().
2501  *
2502  * dnode_next_offset(mdn, flags, offset, 0, DNODES_PER_BLOCK, txg);
2503  *      Finds the next free/allocated dnode an objset's meta-dnode.
2504  *      Only finds objects that have new contents since txg (ie.
2505  *      bonus buffer changes and content removal are ignored).
2506  *      Used in dmu_object_next().
2507  *
2508  * dnode_next_offset(mdn, DNODE_FIND_HOLE, offset, 2, DNODES_PER_BLOCK >> 2, 0);
2509  *      Finds the next L2 meta-dnode bp that's at most 1/4 full.
2510  *      Used in dmu_object_alloc().
2511  */
2512 int
2513 dnode_next_offset(dnode_t *dn, int flags, uint64_t *offset,
2514     int minlvl, uint64_t blkfill, uint64_t txg)
2515 {
2516         uint64_t initial_offset = *offset;
2517         int lvl, maxlvl;
2518         int error = 0;
2519
2520         if (!(flags & DNODE_FIND_HAVELOCK))
2521                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
2522
2523         if (dn->dn_phys->dn_nlevels == 0) {
2524                 error = SET_ERROR(ESRCH);
2525                 goto out;
2526         }
2527
2528         if (dn->dn_datablkshift == 0) {
2529                 if (*offset < dn->dn_datablksz) {
2530                         if (flags & DNODE_FIND_HOLE)
2531                                 *offset = dn->dn_datablksz;
2532                 } else {
2533                         error = SET_ERROR(ESRCH);
2534                 }
2535                 goto out;
2536         }
2537
2538         maxlvl = dn->dn_phys->dn_nlevels;
2539
2540         for (lvl = minlvl; lvl <= maxlvl; lvl++) {
2541                 error = dnode_next_offset_level(dn,
2542                     flags, offset, lvl, blkfill, txg);
2543                 if (error != ESRCH)
2544                         break;
2545         }
2546
2547         while (error == 0 && --lvl >= minlvl) {
2548                 error = dnode_next_offset_level(dn,
2549                     flags, offset, lvl, blkfill, txg);
2550         }
2551
2552         /*
2553          * There's always a "virtual hole" at the end of the object, even
2554          * if all BP's which physically exist are non-holes.
2555          */
2556         if ((flags & DNODE_FIND_HOLE) && error == ESRCH && txg == 0 &&
2557             minlvl == 1 && blkfill == 1 && !(flags & DNODE_FIND_BACKWARDS)) {
2558                 error = 0;
2559         }
2560
2561         if (error == 0 && (flags & DNODE_FIND_BACKWARDS ?
2562             initial_offset < *offset : initial_offset > *offset))
2563                 error = SET_ERROR(ESRCH);
2564 out:
2565         if (!(flags & DNODE_FIND_HAVELOCK))
2566                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2567
2568         return (error);
2569 }
2570
2571 #if defined(_KERNEL)
2572 EXPORT_SYMBOL(dnode_hold);
2573 EXPORT_SYMBOL(dnode_rele);
2574 EXPORT_SYMBOL(dnode_set_nlevels);
2575 EXPORT_SYMBOL(dnode_set_blksz);
2576 EXPORT_SYMBOL(dnode_free_range);
2577 EXPORT_SYMBOL(dnode_evict_dbufs);
2578 EXPORT_SYMBOL(dnode_evict_bonus);
2579 #endif