]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_cache.c
cache: add delayed degenerate path handling
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_cache.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1989, 1993, 1995
5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
6  *
7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
8  * Poul-Henning Kamp of the FreeBSD Project.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      @(#)vfs_cache.c 8.5 (Berkeley) 3/22/95
35  */
36
37 #include <sys/cdefs.h>
38 __FBSDID("$FreeBSD$");
39
40 #include "opt_ddb.h"
41 #include "opt_ktrace.h"
42
43 #include <sys/param.h>
44 #include <sys/systm.h>
45 #include <sys/capsicum.h>
46 #include <sys/counter.h>
47 #include <sys/filedesc.h>
48 #include <sys/fnv_hash.h>
49 #include <sys/kernel.h>
50 #include <sys/ktr.h>
51 #include <sys/lock.h>
52 #include <sys/malloc.h>
53 #include <sys/fcntl.h>
54 #include <sys/jail.h>
55 #include <sys/mount.h>
56 #include <sys/namei.h>
57 #include <sys/proc.h>
58 #include <sys/seqc.h>
59 #include <sys/sdt.h>
60 #include <sys/smr.h>
61 #include <sys/smp.h>
62 #include <sys/syscallsubr.h>
63 #include <sys/sysctl.h>
64 #include <sys/sysproto.h>
65 #include <sys/vnode.h>
66 #include <ck_queue.h>
67 #ifdef KTRACE
68 #include <sys/ktrace.h>
69 #endif
70 #ifdef INVARIANTS
71 #include <machine/_inttypes.h>
72 #endif
73
74 #include <sys/capsicum.h>
75
76 #include <security/audit/audit.h>
77 #include <security/mac/mac_framework.h>
78
79 #ifdef DDB
80 #include <ddb/ddb.h>
81 #endif
82
83 #include <vm/uma.h>
84
85 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, cache, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
86     "Name cache");
87
88 SDT_PROVIDER_DECLARE(vfs);
89 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, enter, done, "struct vnode *", "char *",
90     "struct vnode *");
91 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, enter, duplicate, "struct vnode *", "char *",
92     "struct vnode *");
93 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, enter_negative, done, "struct vnode *",
94     "char *");
95 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, fullpath_smr, hit, "struct vnode *",
96     "const char *");
97 SDT_PROBE_DEFINE4(vfs, namecache, fullpath_smr, miss, "struct vnode *",
98     "struct namecache *", "int", "int");
99 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, fullpath, entry, "struct vnode *");
100 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, fullpath, hit, "struct vnode *",
101     "char *", "struct vnode *");
102 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, fullpath, miss, "struct vnode *");
103 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, fullpath, return, "int",
104     "struct vnode *", "char *");
105 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, lookup, hit, "struct vnode *", "char *",
106     "struct vnode *");
107 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, lookup, hit__negative,
108     "struct vnode *", "char *");
109 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, lookup, miss, "struct vnode *",
110     "char *");
111 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, removecnp, hit, "struct vnode *",
112     "struct componentname *");
113 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, removecnp, miss, "struct vnode *",
114     "struct componentname *");
115 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge, done, "struct vnode *");
116 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge, batch, "int");
117 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge_negative, done, "struct vnode *");
118 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purgevfs, done, "struct mount *");
119 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, zap, done, "struct vnode *", "char *",
120     "struct vnode *");
121 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, zap_negative, done, "struct vnode *",
122     "char *");
123 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, evict_negative, done, "struct vnode *",
124     "char *");
125 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, symlink, alloc__fail, "size_t");
126
127 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, fplookup, lookup, done, "struct nameidata", "int", "bool");
128 SDT_PROBE_DECLARE(vfs, namei, lookup, entry);
129 SDT_PROBE_DECLARE(vfs, namei, lookup, return);
130
131 /*
132  * This structure describes the elements in the cache of recent
133  * names looked up by namei.
134  */
135 struct negstate {
136         u_char neg_flag;
137         u_char neg_hit;
138 };
139 _Static_assert(sizeof(struct negstate) <= sizeof(struct vnode *),
140     "the state must fit in a union with a pointer without growing it");
141
142 struct  namecache {
143         LIST_ENTRY(namecache) nc_src;   /* source vnode list */
144         TAILQ_ENTRY(namecache) nc_dst;  /* destination vnode list */
145         CK_SLIST_ENTRY(namecache) nc_hash;/* hash chain */
146         struct  vnode *nc_dvp;          /* vnode of parent of name */
147         union {
148                 struct  vnode *nu_vp;   /* vnode the name refers to */
149                 struct  negstate nu_neg;/* negative entry state */
150         } n_un;
151         u_char  nc_flag;                /* flag bits */
152         u_char  nc_nlen;                /* length of name */
153         char    nc_name[0];             /* segment name + nul */
154 };
155
156 /*
157  * struct namecache_ts repeats struct namecache layout up to the
158  * nc_nlen member.
159  * struct namecache_ts is used in place of struct namecache when time(s) need
160  * to be stored.  The nc_dotdottime field is used when a cache entry is mapping
161  * both a non-dotdot directory name plus dotdot for the directory's
162  * parent.
163  *
164  * See below for alignment requirement.
165  */
166 struct  namecache_ts {
167         struct  timespec nc_time;       /* timespec provided by fs */
168         struct  timespec nc_dotdottime; /* dotdot timespec provided by fs */
169         int     nc_ticks;               /* ticks value when entry was added */
170         int     nc_pad;
171         struct namecache nc_nc;
172 };
173
174 TAILQ_HEAD(cache_freebatch, namecache);
175
176 /*
177  * At least mips n32 performs 64-bit accesses to timespec as found
178  * in namecache_ts and requires them to be aligned. Since others
179  * may be in the same spot suffer a little bit and enforce the
180  * alignment for everyone. Note this is a nop for 64-bit platforms.
181  */
182 #define CACHE_ZONE_ALIGNMENT    UMA_ALIGNOF(time_t)
183
184 /*
185  * TODO: the initial value of CACHE_PATH_CUTOFF was inherited from the
186  * 4.4 BSD codebase. Later on struct namecache was tweaked to become
187  * smaller and the value was bumped to retain the total size, but it
188  * was never re-evaluated for suitability. A simple test counting
189  * lengths during package building shows that the value of 45 covers
190  * about 86% of all added entries, reaching 99% at 65.
191  *
192  * Regardless of the above, use of dedicated zones instead of malloc may be
193  * inducing additional waste. This may be hard to address as said zones are
194  * tied to VFS SMR. Even if retaining them, the current split should be
195  * re-evaluated.
196  */
197 #ifdef __LP64__
198 #define CACHE_PATH_CUTOFF       45
199 #define CACHE_LARGE_PAD         6
200 #else
201 #define CACHE_PATH_CUTOFF       41
202 #define CACHE_LARGE_PAD         2
203 #endif
204
205 #define CACHE_ZONE_SMALL_SIZE           (offsetof(struct namecache, nc_name) + CACHE_PATH_CUTOFF + 1)
206 #define CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE        (offsetof(struct namecache_ts, nc_nc) + CACHE_ZONE_SMALL_SIZE)
207 #define CACHE_ZONE_LARGE_SIZE           (offsetof(struct namecache, nc_name) + NAME_MAX + 1 + CACHE_LARGE_PAD)
208 #define CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE        (offsetof(struct namecache_ts, nc_nc) + CACHE_ZONE_LARGE_SIZE)
209
210 _Static_assert((CACHE_ZONE_SMALL_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
211 _Static_assert((CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
212 _Static_assert((CACHE_ZONE_LARGE_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
213 _Static_assert((CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
214
215 #define nc_vp           n_un.nu_vp
216 #define nc_neg          n_un.nu_neg
217
218 /*
219  * Flags in namecache.nc_flag
220  */
221 #define NCF_WHITE       0x01
222 #define NCF_ISDOTDOT    0x02
223 #define NCF_TS          0x04
224 #define NCF_DTS         0x08
225 #define NCF_DVDROP      0x10
226 #define NCF_NEGATIVE    0x20
227 #define NCF_INVALID     0x40
228 #define NCF_WIP         0x80
229
230 /*
231  * Flags in negstate.neg_flag
232  */
233 #define NEG_HOT         0x01
234
235 static bool     cache_neg_evict_cond(u_long lnumcache);
236
237 /*
238  * Mark an entry as invalid.
239  *
240  * This is called before it starts getting deconstructed.
241  */
242 static void
243 cache_ncp_invalidate(struct namecache *ncp)
244 {
245
246         KASSERT((ncp->nc_flag & NCF_INVALID) == 0,
247             ("%s: entry %p already invalid", __func__, ncp));
248         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag | NCF_INVALID);
249         atomic_thread_fence_rel();
250 }
251
252 /*
253  * Check whether the entry can be safely used.
254  *
255  * All places which elide locks are supposed to call this after they are
256  * done with reading from an entry.
257  */
258 #define cache_ncp_canuse(ncp)   ({                                      \
259         struct namecache *_ncp = (ncp);                                 \
260         u_char _nc_flag;                                                \
261                                                                         \
262         atomic_thread_fence_acq();                                      \
263         _nc_flag = atomic_load_char(&_ncp->nc_flag);                    \
264         __predict_true((_nc_flag & (NCF_INVALID | NCF_WIP)) == 0);      \
265 })
266
267 /*
268  * Like the above but also checks NCF_WHITE.
269  */
270 #define cache_fpl_neg_ncp_canuse(ncp)   ({                              \
271         struct namecache *_ncp = (ncp);                                 \
272         u_char _nc_flag;                                                \
273                                                                         \
274         atomic_thread_fence_acq();                                      \
275         _nc_flag = atomic_load_char(&_ncp->nc_flag);                    \
276         __predict_true((_nc_flag & (NCF_INVALID | NCF_WIP | NCF_WHITE)) == 0);  \
277 })
278
279 /*
280  * Name caching works as follows:
281  *
282  * Names found by directory scans are retained in a cache
283  * for future reference.  It is managed LRU, so frequently
284  * used names will hang around.  Cache is indexed by hash value
285  * obtained from (dvp, name) where dvp refers to the directory
286  * containing name.
287  *
288  * If it is a "negative" entry, (i.e. for a name that is known NOT to
289  * exist) the vnode pointer will be NULL.
290  *
291  * Upon reaching the last segment of a path, if the reference
292  * is for DELETE, or NOCACHE is set (rewrite), and the
293  * name is located in the cache, it will be dropped.
294  *
295  * These locks are used (in the order in which they can be taken):
296  * NAME         TYPE    ROLE
297  * vnodelock    mtx     vnode lists and v_cache_dd field protection
298  * bucketlock   mtx     for access to given set of hash buckets
299  * neglist      mtx     negative entry LRU management
300  *
301  * It is legal to take multiple vnodelock and bucketlock locks. The locking
302  * order is lower address first. Both are recursive.
303  *
304  * "." lookups are lockless.
305  *
306  * ".." and vnode -> name lookups require vnodelock.
307  *
308  * name -> vnode lookup requires the relevant bucketlock to be held for reading.
309  *
310  * Insertions and removals of entries require involved vnodes and bucketlocks
311  * to be locked to provide safe operation against other threads modifying the
312  * cache.
313  *
314  * Some lookups result in removal of the found entry (e.g. getting rid of a
315  * negative entry with the intent to create a positive one), which poses a
316  * problem when multiple threads reach the state. Similarly, two different
317  * threads can purge two different vnodes and try to remove the same name.
318  *
319  * If the already held vnode lock is lower than the second required lock, we
320  * can just take the other lock. However, in the opposite case, this could
321  * deadlock. As such, this is resolved by trylocking and if that fails unlocking
322  * the first node, locking everything in order and revalidating the state.
323  */
324
325 VFS_SMR_DECLARE;
326
327 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, param, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
328     "Name cache parameters");
329
330 static u_int __read_mostly      ncsize; /* the size as computed on creation or resizing */
331 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, size, CTLFLAG_RW, &ncsize, 0,
332     "Total namecache capacity");
333
334 u_int ncsizefactor = 2;
335 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, sizefactor, CTLFLAG_RW, &ncsizefactor, 0,
336     "Size factor for namecache");
337
338 static u_long __read_mostly     ncnegfactor = 5; /* ratio of negative entries */
339 SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negfactor, CTLFLAG_RW, &ncnegfactor, 0,
340     "Ratio of negative namecache entries");
341
342 /*
343  * Negative entry % of namecache capacity above which automatic eviction is allowed.
344  *
345  * Check cache_neg_evict_cond for details.
346  */
347 static u_int ncnegminpct = 3;
348
349 static u_int __read_mostly     neg_min; /* the above recomputed against ncsize */
350 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negmin, CTLFLAG_RD, &neg_min, 0,
351     "Negative entry count above which automatic eviction is allowed");
352
353 /*
354  * Structures associated with name caching.
355  */
356 #define NCHHASH(hash) \
357         (&nchashtbl[(hash) & nchash])
358 static __read_mostly CK_SLIST_HEAD(nchashhead, namecache) *nchashtbl;/* Hash Table */
359 static u_long __read_mostly     nchash;                 /* size of hash table */
360 SYSCTL_ULONG(_debug, OID_AUTO, nchash, CTLFLAG_RD, &nchash, 0,
361     "Size of namecache hash table");
362 static u_long __exclusive_cache_line    numneg; /* number of negative entries allocated */
363 static u_long __exclusive_cache_line    numcache;/* number of cache entries allocated */
364
365 struct nchstats nchstats;               /* cache effectiveness statistics */
366
367 static bool __read_frequently cache_fast_revlookup = true;
368 SYSCTL_BOOL(_vfs, OID_AUTO, cache_fast_revlookup, CTLFLAG_RW,
369     &cache_fast_revlookup, 0, "");
370
371 static bool __read_mostly cache_rename_add = true;
372 SYSCTL_BOOL(_vfs, OID_AUTO, cache_rename_add, CTLFLAG_RW,
373     &cache_rename_add, 0, "");
374
375 static u_int __exclusive_cache_line neg_cycle;
376
377 #define ncneghash       3
378 #define numneglists     (ncneghash + 1)
379
380 struct neglist {
381         struct mtx              nl_evict_lock;
382         struct mtx              nl_lock __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
383         TAILQ_HEAD(, namecache) nl_list;
384         TAILQ_HEAD(, namecache) nl_hotlist;
385         u_long                  nl_hotnum;
386 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
387
388 static struct neglist neglists[numneglists];
389
390 static inline struct neglist *
391 NCP2NEGLIST(struct namecache *ncp)
392 {
393
394         return (&neglists[(((uintptr_t)(ncp) >> 8) & ncneghash)]);
395 }
396
397 static inline struct negstate *
398 NCP2NEGSTATE(struct namecache *ncp)
399 {
400
401         MPASS(atomic_load_char(&ncp->nc_flag) & NCF_NEGATIVE);
402         return (&ncp->nc_neg);
403 }
404
405 #define numbucketlocks (ncbuckethash + 1)
406 static u_int __read_mostly  ncbuckethash;
407 static struct mtx_padalign __read_mostly  *bucketlocks;
408 #define HASH2BUCKETLOCK(hash) \
409         ((struct mtx *)(&bucketlocks[((hash) & ncbuckethash)]))
410
411 #define numvnodelocks (ncvnodehash + 1)
412 static u_int __read_mostly  ncvnodehash;
413 static struct mtx __read_mostly *vnodelocks;
414 static inline struct mtx *
415 VP2VNODELOCK(struct vnode *vp)
416 {
417
418         return (&vnodelocks[(((uintptr_t)(vp) >> 8) & ncvnodehash)]);
419 }
420
421 static void
422 cache_out_ts(struct namecache *ncp, struct timespec *tsp, int *ticksp)
423 {
424         struct namecache_ts *ncp_ts;
425
426         KASSERT((ncp->nc_flag & NCF_TS) != 0 ||
427             (tsp == NULL && ticksp == NULL),
428             ("No NCF_TS"));
429
430         if (tsp == NULL)
431                 return;
432
433         ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
434         *tsp = ncp_ts->nc_time;
435         *ticksp = ncp_ts->nc_ticks;
436 }
437
438 #ifdef DEBUG_CACHE
439 static int __read_mostly        doingcache = 1; /* 1 => enable the cache */
440 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, vfscache, CTLFLAG_RW, &doingcache, 0,
441     "VFS namecache enabled");
442 #endif
443
444 /* Export size information to userland */
445 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, namecache, CTLFLAG_RD, SYSCTL_NULL_INT_PTR,
446     sizeof(struct namecache), "sizeof(struct namecache)");
447
448 /*
449  * The new name cache statistics
450  */
451 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
452     "Name cache statistics");
453
454 #define STATNODE_ULONG(name, varname, descr)                                    \
455         SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_stats, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, 0, descr);
456 #define STATNODE_COUNTER(name, varname, descr)                                  \
457         static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(varname);                               \
458         SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_stats, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, \
459             descr);
460 STATNODE_ULONG(neg, numneg, "Number of negative cache entries");
461 STATNODE_ULONG(count, numcache, "Number of cache entries");
462 STATNODE_COUNTER(heldvnodes, numcachehv, "Number of namecache entries with vnodes held");
463 STATNODE_COUNTER(drops, numdrops, "Number of dropped entries due to reaching the limit");
464 STATNODE_COUNTER(dothits, dothits, "Number of '.' hits");
465 STATNODE_COUNTER(dotdothis, dotdothits, "Number of '..' hits");
466 STATNODE_COUNTER(miss, nummiss, "Number of cache misses");
467 STATNODE_COUNTER(misszap, nummisszap, "Number of cache misses we do not want to cache");
468 STATNODE_COUNTER(posszaps, numposzaps,
469     "Number of cache hits (positive) we do not want to cache");
470 STATNODE_COUNTER(poshits, numposhits, "Number of cache hits (positive)");
471 STATNODE_COUNTER(negzaps, numnegzaps,
472     "Number of cache hits (negative) we do not want to cache");
473 STATNODE_COUNTER(neghits, numneghits, "Number of cache hits (negative)");
474 /* These count for vn_getcwd(), too. */
475 STATNODE_COUNTER(fullpathcalls, numfullpathcalls, "Number of fullpath search calls");
476 STATNODE_COUNTER(fullpathfail1, numfullpathfail1, "Number of fullpath search errors (ENOTDIR)");
477 STATNODE_COUNTER(fullpathfail2, numfullpathfail2,
478     "Number of fullpath search errors (VOP_VPTOCNP failures)");
479 STATNODE_COUNTER(fullpathfail4, numfullpathfail4, "Number of fullpath search errors (ENOMEM)");
480 STATNODE_COUNTER(fullpathfound, numfullpathfound, "Number of successful fullpath calls");
481 STATNODE_COUNTER(symlinktoobig, symlinktoobig, "Number of times symlink did not fit the cache");
482
483 /*
484  * Debug or developer statistics.
485  */
486 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, debug, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
487     "Name cache debugging");
488 #define DEBUGNODE_ULONG(name, varname, descr)                                   \
489         SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_debug, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, 0, descr);
490 #define DEBUGNODE_COUNTER(name, varname, descr)                                 \
491         static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(varname);                               \
492         SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_debug, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, \
493             descr);
494 DEBUGNODE_COUNTER(zap_bucket_relock_success, zap_bucket_relock_success,
495     "Number of successful removals after relocking");
496 static long zap_bucket_fail;
497 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_fail, zap_bucket_fail, "");
498 static long zap_bucket_fail2;
499 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_fail2, zap_bucket_fail2, "");
500 static long cache_lock_vnodes_cel_3_failures;
501 DEBUGNODE_ULONG(vnodes_cel_3_failures, cache_lock_vnodes_cel_3_failures,
502     "Number of times 3-way vnode locking failed");
503
504 static void cache_zap_locked(struct namecache *ncp);
505 static int vn_fullpath_hardlink(struct nameidata *ndp, char **retbuf,
506     char **freebuf, size_t *buflen);
507 static int vn_fullpath_any_smr(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
508     char **retbuf, size_t *buflen, size_t addend);
509 static int vn_fullpath_any(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
510     char **retbuf, size_t *buflen);
511 static int vn_fullpath_dir(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
512     char **retbuf, size_t *len, size_t addend);
513
514 static MALLOC_DEFINE(M_VFSCACHE, "vfscache", "VFS name cache entries");
515
516 static inline void
517 cache_assert_vlp_locked(struct mtx *vlp)
518 {
519
520         if (vlp != NULL)
521                 mtx_assert(vlp, MA_OWNED);
522 }
523
524 static inline void
525 cache_assert_vnode_locked(struct vnode *vp)
526 {
527         struct mtx *vlp;
528
529         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
530         cache_assert_vlp_locked(vlp);
531 }
532
533 /*
534  * Directory vnodes with entries are held for two reasons:
535  * 1. make them less of a target for reclamation in vnlru
536  * 2. suffer smaller performance penalty in locked lookup as requeieing is avoided
537  *
538  * It will be feasible to stop doing it altogether if all filesystems start
539  * supporting lockless lookup.
540  */
541 static void
542 cache_hold_vnode(struct vnode *vp)
543 {
544
545         cache_assert_vnode_locked(vp);
546         VNPASS(LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src), vp);
547         vhold(vp);
548         counter_u64_add(numcachehv, 1);
549 }
550
551 static void
552 cache_drop_vnode(struct vnode *vp)
553 {
554
555         /*
556          * Called after all locks are dropped, meaning we can't assert
557          * on the state of v_cache_src.
558          */
559         vdrop(vp);
560         counter_u64_add(numcachehv, -1);
561 }
562
563 /*
564  * UMA zones.
565  */
566 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_small;
567 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_small_ts;
568 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_large;
569 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_large_ts;
570
571 char *
572 cache_symlink_alloc(size_t size, int flags)
573 {
574
575         if (size < CACHE_ZONE_SMALL_SIZE) {
576                 return (uma_zalloc_smr(cache_zone_small, flags));
577         }
578         if (size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE) {
579                 return (uma_zalloc_smr(cache_zone_large, flags));
580         }
581         counter_u64_add(symlinktoobig, 1);
582         SDT_PROBE1(vfs, namecache, symlink, alloc__fail, size);
583         return (NULL);
584 }
585
586 void
587 cache_symlink_free(char *string, size_t size)
588 {
589
590         MPASS(string != NULL);
591         KASSERT(size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE,
592             ("%s: size %zu too big", __func__, size));
593
594         if (size < CACHE_ZONE_SMALL_SIZE) {
595                 uma_zfree_smr(cache_zone_small, string);
596                 return;
597         }
598         if (size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE) {
599                 uma_zfree_smr(cache_zone_large, string);
600                 return;
601         }
602         __assert_unreachable();
603 }
604
605 static struct namecache *
606 cache_alloc_uma(int len, bool ts)
607 {
608         struct namecache_ts *ncp_ts;
609         struct namecache *ncp;
610
611         if (__predict_false(ts)) {
612                 if (len <= CACHE_PATH_CUTOFF)
613                         ncp_ts = uma_zalloc_smr(cache_zone_small_ts, M_WAITOK);
614                 else
615                         ncp_ts = uma_zalloc_smr(cache_zone_large_ts, M_WAITOK);
616                 ncp = &ncp_ts->nc_nc;
617         } else {
618                 if (len <= CACHE_PATH_CUTOFF)
619                         ncp = uma_zalloc_smr(cache_zone_small, M_WAITOK);
620                 else
621                         ncp = uma_zalloc_smr(cache_zone_large, M_WAITOK);
622         }
623         return (ncp);
624 }
625
626 static void
627 cache_free_uma(struct namecache *ncp)
628 {
629         struct namecache_ts *ncp_ts;
630
631         if (__predict_false(ncp->nc_flag & NCF_TS)) {
632                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
633                 if (ncp->nc_nlen <= CACHE_PATH_CUTOFF)
634                         uma_zfree_smr(cache_zone_small_ts, ncp_ts);
635                 else
636                         uma_zfree_smr(cache_zone_large_ts, ncp_ts);
637         } else {
638                 if (ncp->nc_nlen <= CACHE_PATH_CUTOFF)
639                         uma_zfree_smr(cache_zone_small, ncp);
640                 else
641                         uma_zfree_smr(cache_zone_large, ncp);
642         }
643 }
644
645 static struct namecache *
646 cache_alloc(int len, bool ts)
647 {
648         u_long lnumcache;
649
650         /*
651          * Avoid blowout in namecache entries.
652          *
653          * Bugs:
654          * 1. filesystems may end up trying to add an already existing entry
655          * (for example this can happen after a cache miss during concurrent
656          * lookup), in which case we will call cache_neg_evict despite not
657          * adding anything.
658          * 2. the routine may fail to free anything and no provisions are made
659          * to make it try harder (see the inside for failure modes)
660          * 3. it only ever looks at negative entries.
661          */
662         lnumcache = atomic_fetchadd_long(&numcache, 1) + 1;
663         if (cache_neg_evict_cond(lnumcache)) {
664                 lnumcache = atomic_load_long(&numcache);
665         }
666         if (__predict_false(lnumcache >= ncsize)) {
667                 atomic_subtract_long(&numcache, 1);
668                 counter_u64_add(numdrops, 1);
669                 return (NULL);
670         }
671         return (cache_alloc_uma(len, ts));
672 }
673
674 static void
675 cache_free(struct namecache *ncp)
676 {
677
678         MPASS(ncp != NULL);
679         if ((ncp->nc_flag & NCF_DVDROP) != 0) {
680                 cache_drop_vnode(ncp->nc_dvp);
681         }
682         cache_free_uma(ncp);
683         atomic_subtract_long(&numcache, 1);
684 }
685
686 static void
687 cache_free_batch(struct cache_freebatch *batch)
688 {
689         struct namecache *ncp, *nnp;
690         int i;
691
692         i = 0;
693         if (TAILQ_EMPTY(batch))
694                 goto out;
695         TAILQ_FOREACH_SAFE(ncp, batch, nc_dst, nnp) {
696                 if ((ncp->nc_flag & NCF_DVDROP) != 0) {
697                         cache_drop_vnode(ncp->nc_dvp);
698                 }
699                 cache_free_uma(ncp);
700                 i++;
701         }
702         atomic_subtract_long(&numcache, i);
703 out:
704         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge, batch, i);
705 }
706
707 /*
708  * TODO: With the value stored we can do better than computing the hash based
709  * on the address. The choice of FNV should also be revisited.
710  */
711 static void
712 cache_prehash(struct vnode *vp)
713 {
714
715         vp->v_nchash = fnv_32_buf(&vp, sizeof(vp), FNV1_32_INIT);
716 }
717
718 static uint32_t
719 cache_get_hash(char *name, u_char len, struct vnode *dvp)
720 {
721
722         return (fnv_32_buf(name, len, dvp->v_nchash));
723 }
724
725 static uint32_t
726 cache_get_hash_iter_start(struct vnode *dvp)
727 {
728
729         return (dvp->v_nchash);
730 }
731
732 static uint32_t
733 cache_get_hash_iter(char c, uint32_t hash)
734 {
735
736         return (fnv_32_buf(&c, 1, hash));
737 }
738
739 static uint32_t
740 cache_get_hash_iter_finish(uint32_t hash)
741 {
742
743         return (hash);
744 }
745
746 static inline struct nchashhead *
747 NCP2BUCKET(struct namecache *ncp)
748 {
749         uint32_t hash;
750
751         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen, ncp->nc_dvp);
752         return (NCHHASH(hash));
753 }
754
755 static inline struct mtx *
756 NCP2BUCKETLOCK(struct namecache *ncp)
757 {
758         uint32_t hash;
759
760         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen, ncp->nc_dvp);
761         return (HASH2BUCKETLOCK(hash));
762 }
763
764 #ifdef INVARIANTS
765 static void
766 cache_assert_bucket_locked(struct namecache *ncp)
767 {
768         struct mtx *blp;
769
770         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
771         mtx_assert(blp, MA_OWNED);
772 }
773
774 static void
775 cache_assert_bucket_unlocked(struct namecache *ncp)
776 {
777         struct mtx *blp;
778
779         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
780         mtx_assert(blp, MA_NOTOWNED);
781 }
782 #else
783 #define cache_assert_bucket_locked(x) do { } while (0)
784 #define cache_assert_bucket_unlocked(x) do { } while (0)
785 #endif
786
787 #define cache_sort_vnodes(x, y) _cache_sort_vnodes((void **)(x), (void **)(y))
788 static void
789 _cache_sort_vnodes(void **p1, void **p2)
790 {
791         void *tmp;
792
793         MPASS(*p1 != NULL || *p2 != NULL);
794
795         if (*p1 > *p2) {
796                 tmp = *p2;
797                 *p2 = *p1;
798                 *p1 = tmp;
799         }
800 }
801
802 static void
803 cache_lock_all_buckets(void)
804 {
805         u_int i;
806
807         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
808                 mtx_lock(&bucketlocks[i]);
809 }
810
811 static void
812 cache_unlock_all_buckets(void)
813 {
814         u_int i;
815
816         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
817                 mtx_unlock(&bucketlocks[i]);
818 }
819
820 static void
821 cache_lock_all_vnodes(void)
822 {
823         u_int i;
824
825         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
826                 mtx_lock(&vnodelocks[i]);
827 }
828
829 static void
830 cache_unlock_all_vnodes(void)
831 {
832         u_int i;
833
834         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
835                 mtx_unlock(&vnodelocks[i]);
836 }
837
838 static int
839 cache_trylock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
840 {
841
842         cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
843
844         if (vlp1 != NULL) {
845                 if (!mtx_trylock(vlp1))
846                         return (EAGAIN);
847         }
848         if (!mtx_trylock(vlp2)) {
849                 if (vlp1 != NULL)
850                         mtx_unlock(vlp1);
851                 return (EAGAIN);
852         }
853
854         return (0);
855 }
856
857 static void
858 cache_lock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
859 {
860
861         MPASS(vlp1 != NULL || vlp2 != NULL);
862         MPASS(vlp1 <= vlp2);
863
864         if (vlp1 != NULL)
865                 mtx_lock(vlp1);
866         if (vlp2 != NULL)
867                 mtx_lock(vlp2);
868 }
869
870 static void
871 cache_unlock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
872 {
873
874         MPASS(vlp1 != NULL || vlp2 != NULL);
875
876         if (vlp1 != NULL)
877                 mtx_unlock(vlp1);
878         if (vlp2 != NULL)
879                 mtx_unlock(vlp2);
880 }
881
882 static int
883 sysctl_nchstats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
884 {
885         struct nchstats snap;
886
887         if (req->oldptr == NULL)
888                 return (SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(snap)));
889
890         snap = nchstats;
891         snap.ncs_goodhits = counter_u64_fetch(numposhits);
892         snap.ncs_neghits = counter_u64_fetch(numneghits);
893         snap.ncs_badhits = counter_u64_fetch(numposzaps) +
894             counter_u64_fetch(numnegzaps);
895         snap.ncs_miss = counter_u64_fetch(nummisszap) +
896             counter_u64_fetch(nummiss);
897
898         return (SYSCTL_OUT(req, &snap, sizeof(snap)));
899 }
900 SYSCTL_PROC(_vfs_cache, OID_AUTO, nchstats, CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_RD |
901     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_nchstats, "LU",
902     "VFS cache effectiveness statistics");
903
904 static void
905 cache_recalc_neg_min(u_int val)
906 {
907
908         neg_min = (ncsize * val) / 100;
909 }
910
911 static int
912 sysctl_negminpct(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
913 {
914         u_int val;
915         int error;
916
917         val = ncnegminpct;
918         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
919         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
920                 return (error);
921
922         if (val == ncnegminpct)
923                 return (0);
924         if (val < 0 || val > 99)
925                 return (EINVAL);
926         ncnegminpct = val;
927         cache_recalc_neg_min(val);
928         return (0);
929 }
930
931 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negminpct,
932     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RW, NULL, 0, sysctl_negminpct,
933     "I", "Negative entry \% of namecache capacity above which automatic eviction is allowed");
934
935 #ifdef DIAGNOSTIC
936 /*
937  * Grab an atomic snapshot of the name cache hash chain lengths
938  */
939 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, hashstat,
940     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, NULL,
941     "hash table stats");
942
943 static int
944 sysctl_debug_hashstat_rawnchash(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
945 {
946         struct nchashhead *ncpp;
947         struct namecache *ncp;
948         int i, error, n_nchash, *cntbuf;
949
950 retry:
951         n_nchash = nchash + 1;  /* nchash is max index, not count */
952         if (req->oldptr == NULL)
953                 return SYSCTL_OUT(req, 0, n_nchash * sizeof(int));
954         cntbuf = malloc(n_nchash * sizeof(int), M_TEMP, M_ZERO | M_WAITOK);
955         cache_lock_all_buckets();
956         if (n_nchash != nchash + 1) {
957                 cache_unlock_all_buckets();
958                 free(cntbuf, M_TEMP);
959                 goto retry;
960         }
961         /* Scan hash tables counting entries */
962         for (ncpp = nchashtbl, i = 0; i < n_nchash; ncpp++, i++)
963                 CK_SLIST_FOREACH(ncp, ncpp, nc_hash)
964                         cntbuf[i]++;
965         cache_unlock_all_buckets();
966         for (error = 0, i = 0; i < n_nchash; i++)
967                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cntbuf[i], sizeof(int))) != 0)
968                         break;
969         free(cntbuf, M_TEMP);
970         return (error);
971 }
972 SYSCTL_PROC(_debug_hashstat, OID_AUTO, rawnchash, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD|
973     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_debug_hashstat_rawnchash, "S,int",
974     "nchash chain lengths");
975
976 static int
977 sysctl_debug_hashstat_nchash(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
978 {
979         int error;
980         struct nchashhead *ncpp;
981         struct namecache *ncp;
982         int n_nchash;
983         int count, maxlength, used, pct;
984
985         if (!req->oldptr)
986                 return SYSCTL_OUT(req, 0, 4 * sizeof(int));
987
988         cache_lock_all_buckets();
989         n_nchash = nchash + 1;  /* nchash is max index, not count */
990         used = 0;
991         maxlength = 0;
992
993         /* Scan hash tables for applicable entries */
994         for (ncpp = nchashtbl; n_nchash > 0; n_nchash--, ncpp++) {
995                 count = 0;
996                 CK_SLIST_FOREACH(ncp, ncpp, nc_hash) {
997                         count++;
998                 }
999                 if (count)
1000                         used++;
1001                 if (maxlength < count)
1002                         maxlength = count;
1003         }
1004         n_nchash = nchash + 1;
1005         cache_unlock_all_buckets();
1006         pct = (used * 100) / (n_nchash / 100);
1007         error = SYSCTL_OUT(req, &n_nchash, sizeof(n_nchash));
1008         if (error)
1009                 return (error);
1010         error = SYSCTL_OUT(req, &used, sizeof(used));
1011         if (error)
1012                 return (error);
1013         error = SYSCTL_OUT(req, &maxlength, sizeof(maxlength));
1014         if (error)
1015                 return (error);
1016         error = SYSCTL_OUT(req, &pct, sizeof(pct));
1017         if (error)
1018                 return (error);
1019         return (0);
1020 }
1021 SYSCTL_PROC(_debug_hashstat, OID_AUTO, nchash, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD|
1022     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_debug_hashstat_nchash, "I",
1023     "nchash statistics (number of total/used buckets, maximum chain length, usage percentage)");
1024 #endif
1025
1026 /*
1027  * Negative entries management
1028  *
1029  * Various workloads create plenty of negative entries and barely use them
1030  * afterwards. Moreover malicious users can keep performing bogus lookups
1031  * adding even more entries. For example "make tinderbox" as of writing this
1032  * comment ends up with 2.6M namecache entries in total, 1.2M of which are
1033  * negative.
1034  *
1035  * As such, a rather aggressive eviction method is needed. The currently
1036  * employed method is a placeholder.
1037  *
1038  * Entries are split over numneglists separate lists, each of which is further
1039  * split into hot and cold entries. Entries get promoted after getting a hit.
1040  * Eviction happens on addition of new entry.
1041  */
1042 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, neg, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1043     "Name cache negative entry statistics");
1044
1045 SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD, &numneg, 0,
1046     "Number of negative cache entries");
1047
1048 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_created);
1049 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, created, CTLFLAG_RD, &neg_created,
1050     "Number of created negative entries");
1051
1052 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evicted);
1053 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evicted, CTLFLAG_RD, &neg_evicted,
1054     "Number of evicted negative entries");
1055
1056 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_empty);
1057 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_empty, CTLFLAG_RD,
1058     &neg_evict_skipped_empty,
1059     "Number of times evicting failed due to lack of entries");
1060
1061 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_missed);
1062 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_missed, CTLFLAG_RD,
1063     &neg_evict_skipped_missed,
1064     "Number of times evicting failed due to target entry disappearing");
1065
1066 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_contended);
1067 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_contended, CTLFLAG_RD,
1068     &neg_evict_skipped_contended,
1069     "Number of times evicting failed due to contention");
1070
1071 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, hits, CTLFLAG_RD, &numneghits,
1072     "Number of cache hits (negative)");
1073
1074 static int
1075 sysctl_neg_hot(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1076 {
1077         int i, out;
1078
1079         out = 0;
1080         for (i = 0; i < numneglists; i++)
1081                 out += neglists[i].nl_hotnum;
1082
1083         return (SYSCTL_OUT(req, &out, sizeof(out)));
1084 }
1085 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, hot, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RD |
1086     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_neg_hot, "I",
1087     "Number of hot negative entries");
1088
1089 static void
1090 cache_neg_init(struct namecache *ncp)
1091 {
1092         struct negstate *ns;
1093
1094         ncp->nc_flag |= NCF_NEGATIVE;
1095         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1096         ns->neg_flag = 0;
1097         ns->neg_hit = 0;
1098         counter_u64_add(neg_created, 1);
1099 }
1100
1101 #define CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH 2
1102
1103 static bool
1104 cache_neg_hit_prep(struct namecache *ncp)
1105 {
1106         struct negstate *ns;
1107         u_char n;
1108
1109         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1110         n = atomic_load_char(&ns->neg_hit);
1111         for (;;) {
1112                 if (n >= CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH)
1113                         return (false);
1114                 if (atomic_fcmpset_8(&ns->neg_hit, &n, n + 1))
1115                         break;
1116         }
1117         return (n + 1 == CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH);
1118 }
1119
1120 /*
1121  * Nothing to do here but it is provided for completeness as some
1122  * cache_neg_hit_prep callers may end up returning without even
1123  * trying to promote.
1124  */
1125 #define cache_neg_hit_abort(ncp)        do { } while (0)
1126
1127 static void
1128 cache_neg_hit_finish(struct namecache *ncp)
1129 {
1130
1131         SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, hit__negative, ncp->nc_dvp, ncp->nc_name);
1132         counter_u64_add(numneghits, 1);
1133 }
1134
1135 /*
1136  * Move a negative entry to the hot list.
1137  */
1138 static void
1139 cache_neg_promote_locked(struct namecache *ncp)
1140 {
1141         struct neglist *nl;
1142         struct negstate *ns;
1143
1144         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1145         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1146         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1147         if ((ns->neg_flag & NEG_HOT) == 0) {
1148                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1149                 TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1150                 nl->nl_hotnum++;
1151                 ns->neg_flag |= NEG_HOT;
1152         }
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Move a hot negative entry to the cold list.
1157  */
1158 static void
1159 cache_neg_demote_locked(struct namecache *ncp)
1160 {
1161         struct neglist *nl;
1162         struct negstate *ns;
1163
1164         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1165         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1166         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1167         MPASS(ns->neg_flag & NEG_HOT);
1168         TAILQ_REMOVE(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1169         TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1170         nl->nl_hotnum--;
1171         ns->neg_flag &= ~NEG_HOT;
1172         atomic_store_char(&ns->neg_hit, 0);
1173 }
1174
1175 /*
1176  * Move a negative entry to the hot list if it matches the lookup.
1177  *
1178  * We have to take locks, but they may be contended and in the worst
1179  * case we may need to go off CPU. We don't want to spin within the
1180  * smr section and we can't block with it. Exiting the section means
1181  * the found entry could have been evicted. We are going to look it
1182  * up again.
1183  */
1184 static bool
1185 cache_neg_promote_cond(struct vnode *dvp, struct componentname *cnp,
1186     struct namecache *oncp, uint32_t hash)
1187 {
1188         struct namecache *ncp;
1189         struct neglist *nl;
1190         u_char nc_flag;
1191
1192         nl = NCP2NEGLIST(oncp);
1193
1194         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1195         /*
1196          * For hash iteration.
1197          */
1198         vfs_smr_enter();
1199
1200         /*
1201          * Avoid all surprises by only succeeding if we got the same entry and
1202          * bailing completely otherwise.
1203          * XXX There are no provisions to keep the vnode around, meaning we may
1204          * end up promoting a negative entry for a *new* vnode and returning
1205          * ENOENT on its account. This is the error we want to return anyway
1206          * and promotion is harmless.
1207          *
1208          * In particular at this point there can be a new ncp which matches the
1209          * search but hashes to a different neglist.
1210          */
1211         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1212                 if (ncp == oncp)
1213                         break;
1214         }
1215
1216         /*
1217          * No match to begin with.
1218          */
1219         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
1220                 goto out_abort;
1221         }
1222
1223         /*
1224          * The newly found entry may be something different...
1225          */
1226         if (!(ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1227             !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))) {
1228                 goto out_abort;
1229         }
1230
1231         /*
1232          * ... and not even negative.
1233          */
1234         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
1235         if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) == 0) {
1236                 goto out_abort;
1237         }
1238
1239         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
1240                 goto out_abort;
1241         }
1242
1243         cache_neg_promote_locked(ncp);
1244         cache_neg_hit_finish(ncp);
1245         vfs_smr_exit();
1246         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1247         return (true);
1248 out_abort:
1249         vfs_smr_exit();
1250         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1251         return (false);
1252 }
1253
1254 static void
1255 cache_neg_promote(struct namecache *ncp)
1256 {
1257         struct neglist *nl;
1258
1259         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1260         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1261         cache_neg_promote_locked(ncp);
1262         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1263 }
1264
1265 static void
1266 cache_neg_insert(struct namecache *ncp)
1267 {
1268         struct neglist *nl;
1269
1270         MPASS(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE);
1271         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1272         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1273         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1274         TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1275         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1276         atomic_add_long(&numneg, 1);
1277 }
1278
1279 static void
1280 cache_neg_remove(struct namecache *ncp)
1281 {
1282         struct neglist *nl;
1283         struct negstate *ns;
1284
1285         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1286         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1287         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1288         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1289         if ((ns->neg_flag & NEG_HOT) != 0) {
1290                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1291                 nl->nl_hotnum--;
1292         } else {
1293                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1294         }
1295         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1296         atomic_subtract_long(&numneg, 1);
1297 }
1298
1299 static struct neglist *
1300 cache_neg_evict_select_list(void)
1301 {
1302         struct neglist *nl;
1303         u_int c;
1304
1305         c = atomic_fetchadd_int(&neg_cycle, 1) + 1;
1306         nl = &neglists[c % numneglists];
1307         if (!mtx_trylock(&nl->nl_evict_lock)) {
1308                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_contended, 1);
1309                 return (NULL);
1310         }
1311         return (nl);
1312 }
1313
1314 static struct namecache *
1315 cache_neg_evict_select_entry(struct neglist *nl)
1316 {
1317         struct namecache *ncp, *lncp;
1318         struct negstate *ns, *lns;
1319         int i;
1320
1321         mtx_assert(&nl->nl_evict_lock, MA_OWNED);
1322         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1323         ncp = TAILQ_FIRST(&nl->nl_list);
1324         if (ncp == NULL)
1325                 return (NULL);
1326         lncp = ncp;
1327         lns = NCP2NEGSTATE(lncp);
1328         for (i = 1; i < 4; i++) {
1329                 ncp = TAILQ_NEXT(ncp, nc_dst);
1330                 if (ncp == NULL)
1331                         break;
1332                 ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1333                 if (ns->neg_hit < lns->neg_hit) {
1334                         lncp = ncp;
1335                         lns = ns;
1336                 }
1337         }
1338         return (lncp);
1339 }
1340
1341 static bool
1342 cache_neg_evict(void)
1343 {
1344         struct namecache *ncp, *ncp2;
1345         struct neglist *nl;
1346         struct vnode *dvp;
1347         struct mtx *dvlp;
1348         struct mtx *blp;
1349         uint32_t hash;
1350         u_char nlen;
1351         bool evicted;
1352
1353         nl = cache_neg_evict_select_list();
1354         if (nl == NULL) {
1355                 return (false);
1356         }
1357
1358         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1359         ncp = TAILQ_FIRST(&nl->nl_hotlist);
1360         if (ncp != NULL) {
1361                 cache_neg_demote_locked(ncp);
1362         }
1363         ncp = cache_neg_evict_select_entry(nl);
1364         if (ncp == NULL) {
1365                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_empty, 1);
1366                 mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1367                 mtx_unlock(&nl->nl_evict_lock);
1368                 return (false);
1369         }
1370         nlen = ncp->nc_nlen;
1371         dvp = ncp->nc_dvp;
1372         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, nlen, dvp);
1373         dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1374         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1375         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1376         mtx_unlock(&nl->nl_evict_lock);
1377         mtx_lock(dvlp);
1378         mtx_lock(blp);
1379         /*
1380          * Note that since all locks were dropped above, the entry may be
1381          * gone or reallocated to be something else.
1382          */
1383         CK_SLIST_FOREACH(ncp2, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1384                 if (ncp2 == ncp && ncp2->nc_dvp == dvp &&
1385                     ncp2->nc_nlen == nlen && (ncp2->nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
1386                         break;
1387         }
1388         if (ncp2 == NULL) {
1389                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_missed, 1);
1390                 ncp = NULL;
1391                 evicted = false;
1392         } else {
1393                 MPASS(dvlp == VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp));
1394                 MPASS(blp == NCP2BUCKETLOCK(ncp));
1395                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, evict_negative, done, ncp->nc_dvp,
1396                     ncp->nc_name);
1397                 cache_zap_locked(ncp);
1398                 counter_u64_add(neg_evicted, 1);
1399                 evicted = true;
1400         }
1401         mtx_unlock(blp);
1402         mtx_unlock(dvlp);
1403         if (ncp != NULL)
1404                 cache_free(ncp);
1405         return (evicted);
1406 }
1407
1408 /*
1409  * Maybe evict a negative entry to create more room.
1410  *
1411  * The ncnegfactor parameter limits what fraction of the total count
1412  * can comprise of negative entries. However, if the cache is just
1413  * warming up this leads to excessive evictions.  As such, ncnegminpct
1414  * (recomputed to neg_min) dictates whether the above should be
1415  * applied.
1416  *
1417  * Try evicting if the cache is close to full capacity regardless of
1418  * other considerations.
1419  */
1420 static bool
1421 cache_neg_evict_cond(u_long lnumcache)
1422 {
1423         u_long lnumneg;
1424
1425         if (ncsize - 1000 < lnumcache)
1426                 goto out_evict;
1427         lnumneg = atomic_load_long(&numneg);
1428         if (lnumneg < neg_min)
1429                 return (false);
1430         if (lnumneg * ncnegfactor < lnumcache)
1431                 return (false);
1432 out_evict:
1433         return (cache_neg_evict());
1434 }
1435
1436 /*
1437  * cache_zap_locked():
1438  *
1439  *   Removes a namecache entry from cache, whether it contains an actual
1440  *   pointer to a vnode or if it is just a negative cache entry.
1441  */
1442 static void
1443 cache_zap_locked(struct namecache *ncp)
1444 {
1445         struct nchashhead *ncpp;
1446         struct vnode *dvp, *vp;
1447
1448         dvp = ncp->nc_dvp;
1449         vp = ncp->nc_vp;
1450
1451         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1452                 cache_assert_vnode_locked(vp);
1453         cache_assert_vnode_locked(dvp);
1454         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1455
1456         cache_ncp_invalidate(ncp);
1457
1458         ncpp = NCP2BUCKET(ncp);
1459         CK_SLIST_REMOVE(ncpp, ncp, namecache, nc_hash);
1460         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)) {
1461                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, zap, done, dvp, ncp->nc_name, vp);
1462                 TAILQ_REMOVE(&vp->v_cache_dst, ncp, nc_dst);
1463                 if (ncp == vp->v_cache_dd) {
1464                         atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, NULL);
1465                 }
1466         } else {
1467                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, zap_negative, done, dvp, ncp->nc_name);
1468                 cache_neg_remove(ncp);
1469         }
1470         if (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) {
1471                 if (ncp == dvp->v_cache_dd) {
1472                         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
1473                 }
1474         } else {
1475                 LIST_REMOVE(ncp, nc_src);
1476                 if (LIST_EMPTY(&dvp->v_cache_src)) {
1477                         ncp->nc_flag |= NCF_DVDROP;
1478                 }
1479         }
1480 }
1481
1482 static void
1483 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(struct namecache *ncp, struct vnode *vp)
1484 {
1485         struct mtx *blp;
1486
1487         MPASS(ncp->nc_dvp == vp);
1488         MPASS(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE);
1489         cache_assert_vnode_locked(vp);
1490
1491         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
1492         mtx_lock(blp);
1493         cache_zap_locked(ncp);
1494         mtx_unlock(blp);
1495 }
1496
1497 static bool
1498 cache_zap_locked_vnode_kl2(struct namecache *ncp, struct vnode *vp,
1499     struct mtx **vlpp)
1500 {
1501         struct mtx *pvlp, *vlp1, *vlp2, *to_unlock;
1502         struct mtx *blp;
1503
1504         MPASS(vp == ncp->nc_dvp || vp == ncp->nc_vp);
1505         cache_assert_vnode_locked(vp);
1506
1507         if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE) {
1508                 if (*vlpp != NULL) {
1509                         mtx_unlock(*vlpp);
1510                         *vlpp = NULL;
1511                 }
1512                 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, vp);
1513                 return (true);
1514         }
1515
1516         pvlp = VP2VNODELOCK(vp);
1517         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
1518         vlp1 = VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp);
1519         vlp2 = VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp);
1520
1521         if (*vlpp == vlp1 || *vlpp == vlp2) {
1522                 to_unlock = *vlpp;
1523                 *vlpp = NULL;
1524         } else {
1525                 if (*vlpp != NULL) {
1526                         mtx_unlock(*vlpp);
1527                         *vlpp = NULL;
1528                 }
1529                 cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
1530                 if (vlp1 == pvlp) {
1531                         mtx_lock(vlp2);
1532                         to_unlock = vlp2;
1533                 } else {
1534                         if (!mtx_trylock(vlp1))
1535                                 goto out_relock;
1536                         to_unlock = vlp1;
1537                 }
1538         }
1539         mtx_lock(blp);
1540         cache_zap_locked(ncp);
1541         mtx_unlock(blp);
1542         if (to_unlock != NULL)
1543                 mtx_unlock(to_unlock);
1544         return (true);
1545
1546 out_relock:
1547         mtx_unlock(vlp2);
1548         mtx_lock(vlp1);
1549         mtx_lock(vlp2);
1550         MPASS(*vlpp == NULL);
1551         *vlpp = vlp1;
1552         return (false);
1553 }
1554
1555 /*
1556  * If trylocking failed we can get here. We know enough to take all needed locks
1557  * in the right order and re-lookup the entry.
1558  */
1559 static int
1560 cache_zap_unlocked_bucket(struct namecache *ncp, struct componentname *cnp,
1561     struct vnode *dvp, struct mtx *dvlp, struct mtx *vlp, uint32_t hash,
1562     struct mtx *blp)
1563 {
1564         struct namecache *rncp;
1565
1566         cache_assert_bucket_unlocked(ncp);
1567
1568         cache_sort_vnodes(&dvlp, &vlp);
1569         cache_lock_vnodes(dvlp, vlp);
1570         mtx_lock(blp);
1571         CK_SLIST_FOREACH(rncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1572                 if (rncp == ncp && rncp->nc_dvp == dvp &&
1573                     rncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1574                     !bcmp(rncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, rncp->nc_nlen))
1575                         break;
1576         }
1577         if (rncp != NULL) {
1578                 cache_zap_locked(rncp);
1579                 mtx_unlock(blp);
1580                 cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1581                 counter_u64_add(zap_bucket_relock_success, 1);
1582                 return (0);
1583         }
1584
1585         mtx_unlock(blp);
1586         cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1587         return (EAGAIN);
1588 }
1589
1590 static int __noinline
1591 cache_zap_locked_bucket(struct namecache *ncp, struct componentname *cnp,
1592     uint32_t hash, struct mtx *blp)
1593 {
1594         struct mtx *dvlp, *vlp;
1595         struct vnode *dvp;
1596
1597         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1598
1599         dvlp = VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp);
1600         vlp = NULL;
1601         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1602                 vlp = VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp);
1603         if (cache_trylock_vnodes(dvlp, vlp) == 0) {
1604                 cache_zap_locked(ncp);
1605                 mtx_unlock(blp);
1606                 cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1607                 return (0);
1608         }
1609
1610         dvp = ncp->nc_dvp;
1611         mtx_unlock(blp);
1612         return (cache_zap_unlocked_bucket(ncp, cnp, dvp, dvlp, vlp, hash, blp));
1613 }
1614
1615 static __noinline int
1616 cache_remove_cnp(struct vnode *dvp, struct componentname *cnp)
1617 {
1618         struct namecache *ncp;
1619         struct mtx *blp;
1620         struct mtx *dvlp, *dvlp2;
1621         uint32_t hash;
1622         int error;
1623
1624         if (cnp->cn_namelen == 2 &&
1625             cnp->cn_nameptr[0] == '.' && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
1626                 dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1627                 dvlp2 = NULL;
1628                 mtx_lock(dvlp);
1629 retry_dotdot:
1630                 ncp = dvp->v_cache_dd;
1631                 if (ncp == NULL) {
1632                         mtx_unlock(dvlp);
1633                         if (dvlp2 != NULL)
1634                                 mtx_unlock(dvlp2);
1635                         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, miss, dvp, cnp);
1636                         return (0);
1637                 }
1638                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
1639                         if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, dvp, &dvlp2))
1640                                 goto retry_dotdot;
1641                         MPASS(dvp->v_cache_dd == NULL);
1642                         mtx_unlock(dvlp);
1643                         if (dvlp2 != NULL)
1644                                 mtx_unlock(dvlp2);
1645                         cache_free(ncp);
1646                 } else {
1647                         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
1648                         mtx_unlock(dvlp);
1649                         if (dvlp2 != NULL)
1650                                 mtx_unlock(dvlp2);
1651                 }
1652                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, hit, dvp, cnp);
1653                 return (1);
1654         }
1655
1656         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
1657         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1658 retry:
1659         if (CK_SLIST_EMPTY(NCHHASH(hash)))
1660                 goto out_no_entry;
1661
1662         mtx_lock(blp);
1663
1664         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1665                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1666                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
1667                         break;
1668         }
1669
1670         if (ncp == NULL) {
1671                 mtx_unlock(blp);
1672                 goto out_no_entry;
1673         }
1674
1675         error = cache_zap_locked_bucket(ncp, cnp, hash, blp);
1676         if (__predict_false(error != 0)) {
1677                 zap_bucket_fail++;
1678                 goto retry;
1679         }
1680         counter_u64_add(numposzaps, 1);
1681         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, hit, dvp, cnp);
1682         cache_free(ncp);
1683         return (1);
1684 out_no_entry:
1685         counter_u64_add(nummisszap, 1);
1686         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, miss, dvp, cnp);
1687         return (0);
1688 }
1689
1690 static int __noinline
1691 cache_lookup_dot(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1692     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1693 {
1694         int ltype;
1695
1696         *vpp = dvp;
1697         counter_u64_add(dothits, 1);
1698         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ".", *vpp);
1699         if (tsp != NULL)
1700                 timespecclear(tsp);
1701         if (ticksp != NULL)
1702                 *ticksp = ticks;
1703         vrefact(*vpp);
1704         /*
1705          * When we lookup "." we still can be asked to lock it
1706          * differently...
1707          */
1708         ltype = cnp->cn_lkflags & LK_TYPE_MASK;
1709         if (ltype != VOP_ISLOCKED(*vpp)) {
1710                 if (ltype == LK_EXCLUSIVE) {
1711                         vn_lock(*vpp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
1712                         if (VN_IS_DOOMED((*vpp))) {
1713                                 /* forced unmount */
1714                                 vrele(*vpp);
1715                                 *vpp = NULL;
1716                                 return (ENOENT);
1717                         }
1718                 } else
1719                         vn_lock(*vpp, LK_DOWNGRADE | LK_RETRY);
1720         }
1721         return (-1);
1722 }
1723
1724 static int __noinline
1725 cache_lookup_dotdot(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1726     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1727 {
1728         struct namecache_ts *ncp_ts;
1729         struct namecache *ncp;
1730         struct mtx *dvlp;
1731         enum vgetstate vs;
1732         int error, ltype;
1733         bool whiteout;
1734
1735         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) != 0);
1736
1737         if ((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0) {
1738                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
1739                 return (0);
1740         }
1741
1742         counter_u64_add(dotdothits, 1);
1743 retry:
1744         dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1745         mtx_lock(dvlp);
1746         ncp = dvp->v_cache_dd;
1747         if (ncp == NULL) {
1748                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, "..", NULL);
1749                 mtx_unlock(dvlp);
1750                 return (0);
1751         }
1752         if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
1753                 if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)
1754                         *vpp = NULL;
1755                 else
1756                         *vpp = ncp->nc_vp;
1757         } else
1758                 *vpp = ncp->nc_dvp;
1759         if (*vpp == NULL)
1760                 goto negative_success;
1761         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, "..", *vpp);
1762         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1763         if ((ncp->nc_flag & (NCF_ISDOTDOT | NCF_DTS)) ==
1764             NCF_DTS && tsp != NULL) {
1765                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
1766                 *tsp = ncp_ts->nc_dotdottime;
1767         }
1768
1769         MPASS(dvp != *vpp);
1770         ltype = VOP_ISLOCKED(dvp);
1771         VOP_UNLOCK(dvp);
1772         vs = vget_prep(*vpp);
1773         mtx_unlock(dvlp);
1774         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
1775         vn_lock(dvp, ltype | LK_RETRY);
1776         if (VN_IS_DOOMED(dvp)) {
1777                 if (error == 0)
1778                         vput(*vpp);
1779                 *vpp = NULL;
1780                 return (ENOENT);
1781         }
1782         if (error) {
1783                 *vpp = NULL;
1784                 goto retry;
1785         }
1786         return (-1);
1787 negative_success:
1788         if (__predict_false(cnp->cn_nameiop == CREATE)) {
1789                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
1790                         counter_u64_add(numnegzaps, 1);
1791                         cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, dvp);
1792                         mtx_unlock(dvlp);
1793                         cache_free(ncp);
1794                         return (0);
1795                 }
1796         }
1797
1798         whiteout = (ncp->nc_flag & NCF_WHITE);
1799         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1800         if (cache_neg_hit_prep(ncp))
1801                 cache_neg_promote(ncp);
1802         else
1803                 cache_neg_hit_finish(ncp);
1804         mtx_unlock(dvlp);
1805         if (whiteout)
1806                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
1807         return (ENOENT);
1808 }
1809
1810 /**
1811  * Lookup a name in the name cache
1812  *
1813  * # Arguments
1814  *
1815  * - dvp:       Parent directory in which to search.
1816  * - vpp:       Return argument.  Will contain desired vnode on cache hit.
1817  * - cnp:       Parameters of the name search.  The most interesting bits of
1818  *              the cn_flags field have the following meanings:
1819  *      - MAKEENTRY:    If clear, free an entry from the cache rather than look
1820  *                      it up.
1821  *      - ISDOTDOT:     Must be set if and only if cn_nameptr == ".."
1822  * - tsp:       Return storage for cache timestamp.  On a successful (positive
1823  *              or negative) lookup, tsp will be filled with any timespec that
1824  *              was stored when this cache entry was created.  However, it will
1825  *              be clear for "." entries.
1826  * - ticks:     Return storage for alternate cache timestamp.  On a successful
1827  *              (positive or negative) lookup, it will contain the ticks value
1828  *              that was current when the cache entry was created, unless cnp
1829  *              was ".".
1830  *
1831  * Either both tsp and ticks have to be provided or neither of them.
1832  *
1833  * # Returns
1834  *
1835  * - -1:        A positive cache hit.  vpp will contain the desired vnode.
1836  * - ENOENT:    A negative cache hit, or dvp was recycled out from under us due
1837  *              to a forced unmount.  vpp will not be modified.  If the entry
1838  *              is a whiteout, then the ISWHITEOUT flag will be set in
1839  *              cnp->cn_flags.
1840  * - 0:         A cache miss.  vpp will not be modified.
1841  *
1842  * # Locking
1843  *
1844  * On a cache hit, vpp will be returned locked and ref'd.  If we're looking up
1845  * .., dvp is unlocked.  If we're looking up . an extra ref is taken, but the
1846  * lock is not recursively acquired.
1847  */
1848 static int __noinline
1849 cache_lookup_fallback(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1850     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1851 {
1852         struct namecache *ncp;
1853         struct mtx *blp;
1854         uint32_t hash;
1855         enum vgetstate vs;
1856         int error;
1857         bool whiteout;
1858
1859         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
1860         MPASS((cnp->cn_flags & (MAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY)) != 0);
1861
1862 retry:
1863         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
1864         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1865         mtx_lock(blp);
1866
1867         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1868                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1869                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
1870                         break;
1871         }
1872
1873         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
1874                 mtx_unlock(blp);
1875                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, cnp->cn_nameptr,
1876                     NULL);
1877                 counter_u64_add(nummiss, 1);
1878                 return (0);
1879         }
1880
1881         if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)
1882                 goto negative_success;
1883
1884         counter_u64_add(numposhits, 1);
1885         *vpp = ncp->nc_vp;
1886         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, *vpp);
1887         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1888         MPASS(dvp != *vpp);
1889         vs = vget_prep(*vpp);
1890         mtx_unlock(blp);
1891         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
1892         if (error) {
1893                 *vpp = NULL;
1894                 goto retry;
1895         }
1896         return (-1);
1897 negative_success:
1898         /*
1899          * We don't get here with regular lookup apart from corner cases.
1900          */
1901         if (__predict_true(cnp->cn_nameiop == CREATE)) {
1902                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
1903                         counter_u64_add(numnegzaps, 1);
1904                         error = cache_zap_locked_bucket(ncp, cnp, hash, blp);
1905                         if (__predict_false(error != 0)) {
1906                                 zap_bucket_fail2++;
1907                                 goto retry;
1908                         }
1909                         cache_free(ncp);
1910                         return (0);
1911                 }
1912         }
1913
1914         whiteout = (ncp->nc_flag & NCF_WHITE);
1915         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1916         if (cache_neg_hit_prep(ncp))
1917                 cache_neg_promote(ncp);
1918         else
1919                 cache_neg_hit_finish(ncp);
1920         mtx_unlock(blp);
1921         if (whiteout)
1922                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
1923         return (ENOENT);
1924 }
1925
1926 int
1927 cache_lookup(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1928     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1929 {
1930         struct namecache *ncp;
1931         uint32_t hash;
1932         enum vgetstate vs;
1933         int error;
1934         bool whiteout, neg_promote;
1935         u_short nc_flag;
1936
1937         MPASS((tsp == NULL && ticksp == NULL) || (tsp != NULL && ticksp != NULL));
1938
1939 #ifdef DEBUG_CACHE
1940         if (__predict_false(!doingcache)) {
1941                 cnp->cn_flags &= ~MAKEENTRY;
1942                 return (0);
1943         }
1944 #endif
1945
1946         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
1947                 if (cnp->cn_namelen == 1)
1948                         return (cache_lookup_dot(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
1949                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.')
1950                         return (cache_lookup_dotdot(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
1951         }
1952
1953         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
1954
1955         if ((cnp->cn_flags & (MAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY)) == 0) {
1956                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
1957                 return (0);
1958         }
1959
1960         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
1961         vfs_smr_enter();
1962
1963         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1964                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1965                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
1966                         break;
1967         }
1968
1969         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
1970                 vfs_smr_exit();
1971                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, cnp->cn_nameptr,
1972                     NULL);
1973                 counter_u64_add(nummiss, 1);
1974                 return (0);
1975         }
1976
1977         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
1978         if (nc_flag & NCF_NEGATIVE)
1979                 goto negative_success;
1980
1981         counter_u64_add(numposhits, 1);
1982         *vpp = ncp->nc_vp;
1983         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, *vpp);
1984         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1985         MPASS(dvp != *vpp);
1986         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
1987                 vfs_smr_exit();
1988                 *vpp = NULL;
1989                 goto out_fallback;
1990         }
1991         vs = vget_prep_smr(*vpp);
1992         vfs_smr_exit();
1993         if (__predict_false(vs == VGET_NONE)) {
1994                 *vpp = NULL;
1995                 goto out_fallback;
1996         }
1997         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
1998         if (error) {
1999                 *vpp = NULL;
2000                 goto out_fallback;
2001         }
2002         return (-1);
2003 negative_success:
2004         if (cnp->cn_nameiop == CREATE) {
2005                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
2006                         vfs_smr_exit();
2007                         goto out_fallback;
2008                 }
2009         }
2010
2011         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2012         whiteout = (atomic_load_char(&ncp->nc_flag) & NCF_WHITE);
2013         neg_promote = cache_neg_hit_prep(ncp);
2014         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
2015                 cache_neg_hit_abort(ncp);
2016                 vfs_smr_exit();
2017                 goto out_fallback;
2018         }
2019         if (neg_promote) {
2020                 vfs_smr_exit();
2021                 if (!cache_neg_promote_cond(dvp, cnp, ncp, hash))
2022                         goto out_fallback;
2023         } else {
2024                 cache_neg_hit_finish(ncp);
2025                 vfs_smr_exit();
2026         }
2027         if (whiteout)
2028                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
2029         return (ENOENT);
2030 out_fallback:
2031         return (cache_lookup_fallback(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2032 }
2033
2034 struct celockstate {
2035         struct mtx *vlp[3];
2036         struct mtx *blp[2];
2037 };
2038 CTASSERT((nitems(((struct celockstate *)0)->vlp) == 3));
2039 CTASSERT((nitems(((struct celockstate *)0)->blp) == 2));
2040
2041 static inline void
2042 cache_celockstate_init(struct celockstate *cel)
2043 {
2044
2045         bzero(cel, sizeof(*cel));
2046 }
2047
2048 static void
2049 cache_lock_vnodes_cel(struct celockstate *cel, struct vnode *vp,
2050     struct vnode *dvp)
2051 {
2052         struct mtx *vlp1, *vlp2;
2053
2054         MPASS(cel->vlp[0] == NULL);
2055         MPASS(cel->vlp[1] == NULL);
2056         MPASS(cel->vlp[2] == NULL);
2057
2058         MPASS(vp != NULL || dvp != NULL);
2059
2060         vlp1 = VP2VNODELOCK(vp);
2061         vlp2 = VP2VNODELOCK(dvp);
2062         cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
2063
2064         if (vlp1 != NULL) {
2065                 mtx_lock(vlp1);
2066                 cel->vlp[0] = vlp1;
2067         }
2068         mtx_lock(vlp2);
2069         cel->vlp[1] = vlp2;
2070 }
2071
2072 static void
2073 cache_unlock_vnodes_cel(struct celockstate *cel)
2074 {
2075
2076         MPASS(cel->vlp[0] != NULL || cel->vlp[1] != NULL);
2077
2078         if (cel->vlp[0] != NULL)
2079                 mtx_unlock(cel->vlp[0]);
2080         if (cel->vlp[1] != NULL)
2081                 mtx_unlock(cel->vlp[1]);
2082         if (cel->vlp[2] != NULL)
2083                 mtx_unlock(cel->vlp[2]);
2084 }
2085
2086 static bool
2087 cache_lock_vnodes_cel_3(struct celockstate *cel, struct vnode *vp)
2088 {
2089         struct mtx *vlp;
2090         bool ret;
2091
2092         cache_assert_vlp_locked(cel->vlp[0]);
2093         cache_assert_vlp_locked(cel->vlp[1]);
2094         MPASS(cel->vlp[2] == NULL);
2095
2096         MPASS(vp != NULL);
2097         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2098
2099         ret = true;
2100         if (vlp >= cel->vlp[1]) {
2101                 mtx_lock(vlp);
2102         } else {
2103                 if (mtx_trylock(vlp))
2104                         goto out;
2105                 cache_lock_vnodes_cel_3_failures++;
2106                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2107                 if (vlp < cel->vlp[0]) {
2108                         mtx_lock(vlp);
2109                         mtx_lock(cel->vlp[0]);
2110                         mtx_lock(cel->vlp[1]);
2111                 } else {
2112                         if (cel->vlp[0] != NULL)
2113                                 mtx_lock(cel->vlp[0]);
2114                         mtx_lock(vlp);
2115                         mtx_lock(cel->vlp[1]);
2116                 }
2117                 ret = false;
2118         }
2119 out:
2120         cel->vlp[2] = vlp;
2121         return (ret);
2122 }
2123
2124 static void
2125 cache_lock_buckets_cel(struct celockstate *cel, struct mtx *blp1,
2126     struct mtx *blp2)
2127 {
2128
2129         MPASS(cel->blp[0] == NULL);
2130         MPASS(cel->blp[1] == NULL);
2131
2132         cache_sort_vnodes(&blp1, &blp2);
2133
2134         if (blp1 != NULL) {
2135                 mtx_lock(blp1);
2136                 cel->blp[0] = blp1;
2137         }
2138         mtx_lock(blp2);
2139         cel->blp[1] = blp2;
2140 }
2141
2142 static void
2143 cache_unlock_buckets_cel(struct celockstate *cel)
2144 {
2145
2146         if (cel->blp[0] != NULL)
2147                 mtx_unlock(cel->blp[0]);
2148         mtx_unlock(cel->blp[1]);
2149 }
2150
2151 /*
2152  * Lock part of the cache affected by the insertion.
2153  *
2154  * This means vnodelocks for dvp, vp and the relevant bucketlock.
2155  * However, insertion can result in removal of an old entry. In this
2156  * case we have an additional vnode and bucketlock pair to lock.
2157  *
2158  * That is, in the worst case we have to lock 3 vnodes and 2 bucketlocks, while
2159  * preserving the locking order (smaller address first).
2160  */
2161 static void
2162 cache_enter_lock(struct celockstate *cel, struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2163     uint32_t hash)
2164 {
2165         struct namecache *ncp;
2166         struct mtx *blps[2];
2167         u_char nc_flag;
2168
2169         blps[0] = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2170         for (;;) {
2171                 blps[1] = NULL;
2172                 cache_lock_vnodes_cel(cel, dvp, vp);
2173                 if (vp == NULL || vp->v_type != VDIR)
2174                         break;
2175                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&vp->v_cache_dd);
2176                 if (ncp == NULL)
2177                         break;
2178                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2179                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
2180                         break;
2181                 MPASS(ncp->nc_dvp == vp);
2182                 blps[1] = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
2183                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2184                         break;
2185                 if (cache_lock_vnodes_cel_3(cel, ncp->nc_vp))
2186                         break;
2187                 /*
2188                  * All vnodes got re-locked. Re-validate the state and if
2189                  * nothing changed we are done. Otherwise restart.
2190                  */
2191                 if (ncp == vp->v_cache_dd &&
2192                     (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0 &&
2193                     blps[1] == NCP2BUCKETLOCK(ncp) &&
2194                     VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp) == cel->vlp[2])
2195                         break;
2196                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2197                 cel->vlp[0] = NULL;
2198                 cel->vlp[1] = NULL;
2199                 cel->vlp[2] = NULL;
2200         }
2201         cache_lock_buckets_cel(cel, blps[0], blps[1]);
2202 }
2203
2204 static void
2205 cache_enter_lock_dd(struct celockstate *cel, struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2206     uint32_t hash)
2207 {
2208         struct namecache *ncp;
2209         struct mtx *blps[2];
2210         u_char nc_flag;
2211
2212         blps[0] = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2213         for (;;) {
2214                 blps[1] = NULL;
2215                 cache_lock_vnodes_cel(cel, dvp, vp);
2216                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&dvp->v_cache_dd);
2217                 if (ncp == NULL)
2218                         break;
2219                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2220                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
2221                         break;
2222                 MPASS(ncp->nc_dvp == dvp);
2223                 blps[1] = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
2224                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2225                         break;
2226                 if (cache_lock_vnodes_cel_3(cel, ncp->nc_vp))
2227                         break;
2228                 if (ncp == dvp->v_cache_dd &&
2229                     (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0 &&
2230                     blps[1] == NCP2BUCKETLOCK(ncp) &&
2231                     VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp) == cel->vlp[2])
2232                         break;
2233                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2234                 cel->vlp[0] = NULL;
2235                 cel->vlp[1] = NULL;
2236                 cel->vlp[2] = NULL;
2237         }
2238         cache_lock_buckets_cel(cel, blps[0], blps[1]);
2239 }
2240
2241 static void
2242 cache_enter_unlock(struct celockstate *cel)
2243 {
2244
2245         cache_unlock_buckets_cel(cel);
2246         cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2247 }
2248
2249 static void __noinline
2250 cache_enter_dotdot_prep(struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2251     struct componentname *cnp)
2252 {
2253         struct celockstate cel;
2254         struct namecache *ncp;
2255         uint32_t hash;
2256         int len;
2257
2258         if (atomic_load_ptr(&dvp->v_cache_dd) == NULL)
2259                 return;
2260         len = cnp->cn_namelen;
2261         cache_celockstate_init(&cel);
2262         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, len, dvp);
2263         cache_enter_lock_dd(&cel, dvp, vp, hash);
2264         ncp = dvp->v_cache_dd;
2265         if (ncp != NULL && (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT)) {
2266                 KASSERT(ncp->nc_dvp == dvp, ("wrong isdotdot parent"));
2267                 cache_zap_locked(ncp);
2268         } else {
2269                 ncp = NULL;
2270         }
2271         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
2272         cache_enter_unlock(&cel);
2273         if (ncp != NULL)
2274                 cache_free(ncp);
2275 }
2276
2277 /*
2278  * Add an entry to the cache.
2279  */
2280 void
2281 cache_enter_time(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp,
2282     struct timespec *tsp, struct timespec *dtsp)
2283 {
2284         struct celockstate cel;
2285         struct namecache *ncp, *n2, *ndd;
2286         struct namecache_ts *ncp_ts;
2287         struct nchashhead *ncpp;
2288         uint32_t hash;
2289         int flag;
2290         int len;
2291
2292         KASSERT(cnp->cn_namelen <= NAME_MAX,
2293             ("%s: passed len %ld exceeds NAME_MAX (%d)", __func__, cnp->cn_namelen,
2294             NAME_MAX));
2295         VNPASS(dvp != vp, dvp);
2296         VNPASS(!VN_IS_DOOMED(dvp), dvp);
2297         VNPASS(dvp->v_type != VNON, dvp);
2298         if (vp != NULL) {
2299                 VNPASS(!VN_IS_DOOMED(vp), vp);
2300                 VNPASS(vp->v_type != VNON, vp);
2301         }
2302
2303 #ifdef DEBUG_CACHE
2304         if (__predict_false(!doingcache))
2305                 return;
2306 #endif
2307
2308         flag = 0;
2309         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
2310                 if (cnp->cn_namelen == 1)
2311                         return;
2312                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
2313                         cache_enter_dotdot_prep(dvp, vp, cnp);
2314                         flag = NCF_ISDOTDOT;
2315                 }
2316         }
2317
2318         ncp = cache_alloc(cnp->cn_namelen, tsp != NULL);
2319         if (ncp == NULL)
2320                 return;
2321
2322         cache_celockstate_init(&cel);
2323         ndd = NULL;
2324         ncp_ts = NULL;
2325
2326         /*
2327          * Calculate the hash key and setup as much of the new
2328          * namecache entry as possible before acquiring the lock.
2329          */
2330         ncp->nc_flag = flag | NCF_WIP;
2331         ncp->nc_vp = vp;
2332         if (vp == NULL)
2333                 cache_neg_init(ncp);
2334         ncp->nc_dvp = dvp;
2335         if (tsp != NULL) {
2336                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
2337                 ncp_ts->nc_time = *tsp;
2338                 ncp_ts->nc_ticks = ticks;
2339                 ncp_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_TS;
2340                 if (dtsp != NULL) {
2341                         ncp_ts->nc_dotdottime = *dtsp;
2342                         ncp_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_DTS;
2343                 }
2344         }
2345         len = ncp->nc_nlen = cnp->cn_namelen;
2346         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, len, dvp);
2347         memcpy(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, len);
2348         ncp->nc_name[len] = '\0';
2349         cache_enter_lock(&cel, dvp, vp, hash);
2350
2351         /*
2352          * See if this vnode or negative entry is already in the cache
2353          * with this name.  This can happen with concurrent lookups of
2354          * the same path name.
2355          */
2356         ncpp = NCHHASH(hash);
2357         CK_SLIST_FOREACH(n2, ncpp, nc_hash) {
2358                 if (n2->nc_dvp == dvp &&
2359                     n2->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2360                     !bcmp(n2->nc_name, cnp->cn_nameptr, n2->nc_nlen)) {
2361                         MPASS(cache_ncp_canuse(n2));
2362                         if ((n2->nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2363                                 KASSERT(vp == NULL,
2364                                     ("%s: found entry pointing to a different vnode (%p != %p)",
2365                                     __func__, NULL, vp));
2366                         else
2367                                 KASSERT(n2->nc_vp == vp,
2368                                     ("%s: found entry pointing to a different vnode (%p != %p)",
2369                                     __func__, n2->nc_vp, vp));
2370                         /*
2371                          * Entries are supposed to be immutable unless in the
2372                          * process of getting destroyed. Accommodating for
2373                          * changing timestamps is possible but not worth it.
2374                          * This should be harmless in terms of correctness, in
2375                          * the worst case resulting in an earlier expiration.
2376                          * Alternatively, the found entry can be replaced
2377                          * altogether.
2378                          */
2379                         MPASS((n2->nc_flag & (NCF_TS | NCF_DTS)) == (ncp->nc_flag & (NCF_TS | NCF_DTS)));
2380 #if 0
2381                         if (tsp != NULL) {
2382                                 KASSERT((n2->nc_flag & NCF_TS) != 0,
2383                                     ("no NCF_TS"));
2384                                 n2_ts = __containerof(n2, struct namecache_ts, nc_nc);
2385                                 n2_ts->nc_time = ncp_ts->nc_time;
2386                                 n2_ts->nc_ticks = ncp_ts->nc_ticks;
2387                                 if (dtsp != NULL) {
2388                                         n2_ts->nc_dotdottime = ncp_ts->nc_dotdottime;
2389                                         n2_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_DTS;
2390                                 }
2391                         }
2392 #endif
2393                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, enter, duplicate, dvp, ncp->nc_name,
2394                             vp);
2395                         goto out_unlock_free;
2396                 }
2397         }
2398
2399         if (flag == NCF_ISDOTDOT) {
2400                 /*
2401                  * See if we are trying to add .. entry, but some other lookup
2402                  * has populated v_cache_dd pointer already.
2403                  */
2404                 if (dvp->v_cache_dd != NULL)
2405                         goto out_unlock_free;
2406                 KASSERT(vp == NULL || vp->v_type == VDIR,
2407                     ("wrong vnode type %p", vp));
2408                 atomic_thread_fence_rel();
2409                 atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, ncp);
2410         }
2411
2412         if (vp != NULL) {
2413                 if (flag != NCF_ISDOTDOT) {
2414                         /*
2415                          * For this case, the cache entry maps both the
2416                          * directory name in it and the name ".." for the
2417                          * directory's parent.
2418                          */
2419                         if ((ndd = vp->v_cache_dd) != NULL) {
2420                                 if ((ndd->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0)
2421                                         cache_zap_locked(ndd);
2422                                 else
2423                                         ndd = NULL;
2424                         }
2425                         atomic_thread_fence_rel();
2426                         atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, ncp);
2427                 } else if (vp->v_type != VDIR) {
2428                         if (vp->v_cache_dd != NULL) {
2429                                 atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, NULL);
2430                         }
2431                 }
2432         }
2433
2434         if (flag != NCF_ISDOTDOT) {
2435                 if (LIST_EMPTY(&dvp->v_cache_src)) {
2436                         cache_hold_vnode(dvp);
2437                 }
2438                 LIST_INSERT_HEAD(&dvp->v_cache_src, ncp, nc_src);
2439         }
2440
2441         /*
2442          * If the entry is "negative", we place it into the
2443          * "negative" cache queue, otherwise, we place it into the
2444          * destination vnode's cache entries queue.
2445          */
2446         if (vp != NULL) {
2447                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vp->v_cache_dst, ncp, nc_dst);
2448                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, enter, done, dvp, ncp->nc_name,
2449                     vp);
2450         } else {
2451                 if (cnp->cn_flags & ISWHITEOUT)
2452                         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag | NCF_WHITE);
2453                 cache_neg_insert(ncp);
2454                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, enter_negative, done, dvp,
2455                     ncp->nc_name);
2456         }
2457
2458         /*
2459          * Insert the new namecache entry into the appropriate chain
2460          * within the cache entries table.
2461          */
2462         CK_SLIST_INSERT_HEAD(ncpp, ncp, nc_hash);
2463
2464         atomic_thread_fence_rel();
2465         /*
2466          * Mark the entry as fully constructed.
2467          * It is immutable past this point until its removal.
2468          */
2469         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag & ~NCF_WIP);
2470
2471         cache_enter_unlock(&cel);
2472         if (ndd != NULL)
2473                 cache_free(ndd);
2474         return;
2475 out_unlock_free:
2476         cache_enter_unlock(&cel);
2477         cache_free(ncp);
2478         return;
2479 }
2480
2481 static u_int
2482 cache_roundup_2(u_int val)
2483 {
2484         u_int res;
2485
2486         for (res = 1; res <= val; res <<= 1)
2487                 continue;
2488
2489         return (res);
2490 }
2491
2492 static struct nchashhead *
2493 nchinittbl(u_long elements, u_long *hashmask)
2494 {
2495         struct nchashhead *hashtbl;
2496         u_long hashsize, i;
2497
2498         hashsize = cache_roundup_2(elements) / 2;
2499
2500         hashtbl = malloc((u_long)hashsize * sizeof(*hashtbl), M_VFSCACHE, M_WAITOK);
2501         for (i = 0; i < hashsize; i++)
2502                 CK_SLIST_INIT(&hashtbl[i]);
2503         *hashmask = hashsize - 1;
2504         return (hashtbl);
2505 }
2506
2507 static void
2508 ncfreetbl(struct nchashhead *hashtbl)
2509 {
2510
2511         free(hashtbl, M_VFSCACHE);
2512 }
2513
2514 /*
2515  * Name cache initialization, from vfs_init() when we are booting
2516  */
2517 static void
2518 nchinit(void *dummy __unused)
2519 {
2520         u_int i;
2521
2522         cache_zone_small = uma_zcreate("S VFS Cache", CACHE_ZONE_SMALL_SIZE,
2523             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2524         cache_zone_small_ts = uma_zcreate("STS VFS Cache", CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE,
2525             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2526         cache_zone_large = uma_zcreate("L VFS Cache", CACHE_ZONE_LARGE_SIZE,
2527             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2528         cache_zone_large_ts = uma_zcreate("LTS VFS Cache", CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE,
2529             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2530
2531         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_small);
2532         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_small_ts);
2533         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_large);
2534         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_large_ts);
2535
2536         ncsize = desiredvnodes * ncsizefactor;
2537         cache_recalc_neg_min(ncnegminpct);
2538         nchashtbl = nchinittbl(desiredvnodes * 2, &nchash);
2539         ncbuckethash = cache_roundup_2(mp_ncpus * mp_ncpus) - 1;
2540         if (ncbuckethash < 7) /* arbitrarily chosen to avoid having one lock */
2541                 ncbuckethash = 7;
2542         if (ncbuckethash > nchash)
2543                 ncbuckethash = nchash;
2544         bucketlocks = malloc(sizeof(*bucketlocks) * numbucketlocks, M_VFSCACHE,
2545             M_WAITOK | M_ZERO);
2546         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
2547                 mtx_init(&bucketlocks[i], "ncbuc", NULL, MTX_DUPOK | MTX_RECURSE);
2548         ncvnodehash = ncbuckethash;
2549         vnodelocks = malloc(sizeof(*vnodelocks) * numvnodelocks, M_VFSCACHE,
2550             M_WAITOK | M_ZERO);
2551         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
2552                 mtx_init(&vnodelocks[i], "ncvn", NULL, MTX_DUPOK | MTX_RECURSE);
2553
2554         for (i = 0; i < numneglists; i++) {
2555                 mtx_init(&neglists[i].nl_evict_lock, "ncnege", NULL, MTX_DEF);
2556                 mtx_init(&neglists[i].nl_lock, "ncnegl", NULL, MTX_DEF);
2557                 TAILQ_INIT(&neglists[i].nl_list);
2558                 TAILQ_INIT(&neglists[i].nl_hotlist);
2559         }
2560 }
2561 SYSINIT(vfs, SI_SUB_VFS, SI_ORDER_SECOND, nchinit, NULL);
2562
2563 void
2564 cache_vnode_init(struct vnode *vp)
2565 {
2566
2567         LIST_INIT(&vp->v_cache_src);
2568         TAILQ_INIT(&vp->v_cache_dst);
2569         vp->v_cache_dd = NULL;
2570         cache_prehash(vp);
2571 }
2572
2573 void
2574 cache_changesize(u_long newmaxvnodes)
2575 {
2576         struct nchashhead *new_nchashtbl, *old_nchashtbl;
2577         u_long new_nchash, old_nchash;
2578         struct namecache *ncp;
2579         uint32_t hash;
2580         u_long newncsize;
2581         int i;
2582
2583         newncsize = newmaxvnodes * ncsizefactor;
2584         newmaxvnodes = cache_roundup_2(newmaxvnodes * 2);
2585         if (newmaxvnodes < numbucketlocks)
2586                 newmaxvnodes = numbucketlocks;
2587
2588         new_nchashtbl = nchinittbl(newmaxvnodes, &new_nchash);
2589         /* If same hash table size, nothing to do */
2590         if (nchash == new_nchash) {
2591                 ncfreetbl(new_nchashtbl);
2592                 return;
2593         }
2594         /*
2595          * Move everything from the old hash table to the new table.
2596          * None of the namecache entries in the table can be removed
2597          * because to do so, they have to be removed from the hash table.
2598          */
2599         cache_lock_all_vnodes();
2600         cache_lock_all_buckets();
2601         old_nchashtbl = nchashtbl;
2602         old_nchash = nchash;
2603         nchashtbl = new_nchashtbl;
2604         nchash = new_nchash;
2605         for (i = 0; i <= old_nchash; i++) {
2606                 while ((ncp = CK_SLIST_FIRST(&old_nchashtbl[i])) != NULL) {
2607                         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen,
2608                             ncp->nc_dvp);
2609                         CK_SLIST_REMOVE(&old_nchashtbl[i], ncp, namecache, nc_hash);
2610                         CK_SLIST_INSERT_HEAD(NCHHASH(hash), ncp, nc_hash);
2611                 }
2612         }
2613         ncsize = newncsize;
2614         cache_recalc_neg_min(ncnegminpct);
2615         cache_unlock_all_buckets();
2616         cache_unlock_all_vnodes();
2617         ncfreetbl(old_nchashtbl);
2618 }
2619
2620 /*
2621  * Remove all entries from and to a particular vnode.
2622  */
2623 static void
2624 cache_purge_impl(struct vnode *vp)
2625 {
2626         struct cache_freebatch batch;
2627         struct namecache *ncp;
2628         struct mtx *vlp, *vlp2;
2629
2630         TAILQ_INIT(&batch);
2631         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2632         vlp2 = NULL;
2633         mtx_lock(vlp);
2634 retry:
2635         while (!LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src)) {
2636                 ncp = LIST_FIRST(&vp->v_cache_src);
2637                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2638                         goto retry;
2639                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2640         }
2641         while (!TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst)) {
2642                 ncp = TAILQ_FIRST(&vp->v_cache_dst);
2643                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2644                         goto retry;
2645                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2646         }
2647         ncp = vp->v_cache_dd;
2648         if (ncp != NULL) {
2649                 KASSERT(ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT,
2650                    ("lost dotdot link"));
2651                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2652                         goto retry;
2653                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2654         }
2655         KASSERT(vp->v_cache_dd == NULL, ("incomplete purge"));
2656         mtx_unlock(vlp);
2657         if (vlp2 != NULL)
2658                 mtx_unlock(vlp2);
2659         cache_free_batch(&batch);
2660 }
2661
2662 /*
2663  * Opportunistic check to see if there is anything to do.
2664  */
2665 static bool
2666 cache_has_entries(struct vnode *vp)
2667 {
2668
2669         if (LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src) && TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst) &&
2670             atomic_load_ptr(&vp->v_cache_dd) == NULL)
2671                 return (false);
2672         return (true);
2673 }
2674
2675 void
2676 cache_purge(struct vnode *vp)
2677 {
2678
2679         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge, done, vp);
2680         if (!cache_has_entries(vp))
2681                 return;
2682         cache_purge_impl(vp);
2683 }
2684
2685 /*
2686  * Only to be used by vgone.
2687  */
2688 void
2689 cache_purge_vgone(struct vnode *vp)
2690 {
2691         struct mtx *vlp;
2692
2693         VNPASS(VN_IS_DOOMED(vp), vp);
2694         if (cache_has_entries(vp)) {
2695                 cache_purge_impl(vp);
2696                 return;
2697         }
2698
2699         /*
2700          * Serialize against a potential thread doing cache_purge.
2701          */
2702         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2703         mtx_wait_unlocked(vlp);
2704         if (cache_has_entries(vp)) {
2705                 cache_purge_impl(vp);
2706                 return;
2707         }
2708         return;
2709 }
2710
2711 /*
2712  * Remove all negative entries for a particular directory vnode.
2713  */
2714 void
2715 cache_purge_negative(struct vnode *vp)
2716 {
2717         struct cache_freebatch batch;
2718         struct namecache *ncp, *nnp;
2719         struct mtx *vlp;
2720
2721         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge_negative, done, vp);
2722         if (LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src))
2723                 return;
2724         TAILQ_INIT(&batch);
2725         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2726         mtx_lock(vlp);
2727         LIST_FOREACH_SAFE(ncp, &vp->v_cache_src, nc_src, nnp) {
2728                 if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
2729                         continue;
2730                 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, vp);
2731                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2732         }
2733         mtx_unlock(vlp);
2734         cache_free_batch(&batch);
2735 }
2736
2737 /*
2738  * Entry points for modifying VOP operations.
2739  */
2740 void
2741 cache_vop_rename(struct vnode *fdvp, struct vnode *fvp, struct vnode *tdvp,
2742     struct vnode *tvp, struct componentname *fcnp, struct componentname *tcnp)
2743 {
2744
2745         ASSERT_VOP_IN_SEQC(fdvp);
2746         ASSERT_VOP_IN_SEQC(fvp);
2747         ASSERT_VOP_IN_SEQC(tdvp);
2748         if (tvp != NULL)
2749                 ASSERT_VOP_IN_SEQC(tvp);
2750
2751         cache_purge(fvp);
2752         if (tvp != NULL) {
2753                 cache_purge(tvp);
2754                 KASSERT(!cache_remove_cnp(tdvp, tcnp),
2755                     ("%s: lingering negative entry", __func__));
2756         } else {
2757                 cache_remove_cnp(tdvp, tcnp);
2758         }
2759
2760         /*
2761          * TODO
2762          *
2763          * Historically renaming was always purging all revelang entries,
2764          * but that's quite wasteful. In particular turns out that in many cases
2765          * the target file is immediately accessed after rename, inducing a cache
2766          * miss.
2767          *
2768          * Recode this to reduce relocking and reuse the existing entry (if any)
2769          * instead of just removing it above and allocating a new one here.
2770          */
2771         if (cache_rename_add) {
2772                 cache_enter(tdvp, fvp, tcnp);
2773         }
2774 }
2775
2776 void
2777 cache_vop_rmdir(struct vnode *dvp, struct vnode *vp)
2778 {
2779
2780         ASSERT_VOP_IN_SEQC(dvp);
2781         ASSERT_VOP_IN_SEQC(vp);
2782         cache_purge(vp);
2783 }
2784
2785 #ifdef INVARIANTS
2786 /*
2787  * Validate that if an entry exists it matches.
2788  */
2789 void
2790 cache_validate(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp)
2791 {
2792         struct namecache *ncp;
2793         struct mtx *blp;
2794         uint32_t hash;
2795
2796         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
2797         if (CK_SLIST_EMPTY(NCHHASH(hash)))
2798                 return;
2799         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2800         mtx_lock(blp);
2801         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
2802                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2803                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen)) {
2804                         if (ncp->nc_vp != vp)
2805                                 panic("%s: mismatch (%p != %p); ncp %p [%s] dvp %p vp %p\n",
2806                                     __func__, vp, ncp->nc_vp, ncp, ncp->nc_name, ncp->nc_dvp,
2807                                     ncp->nc_vp);
2808                 }
2809         }
2810         mtx_unlock(blp);
2811 }
2812 #endif
2813
2814 /*
2815  * Flush all entries referencing a particular filesystem.
2816  */
2817 void
2818 cache_purgevfs(struct mount *mp)
2819 {
2820         struct vnode *vp, *mvp;
2821
2822         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purgevfs, done, mp);
2823         /*
2824          * Somewhat wasteful iteration over all vnodes. Would be better to
2825          * support filtering and avoid the interlock to begin with.
2826          */
2827         MNT_VNODE_FOREACH_ALL(vp, mp, mvp) {
2828                 if (!cache_has_entries(vp)) {
2829                         VI_UNLOCK(vp);
2830                         continue;
2831                 }
2832                 vholdl(vp);
2833                 VI_UNLOCK(vp);
2834                 cache_purge(vp);
2835                 vdrop(vp);
2836         }
2837 }
2838
2839 /*
2840  * Perform canonical checks and cache lookup and pass on to filesystem
2841  * through the vop_cachedlookup only if needed.
2842  */
2843
2844 int
2845 vfs_cache_lookup(struct vop_lookup_args *ap)
2846 {
2847         struct vnode *dvp;
2848         int error;
2849         struct vnode **vpp = ap->a_vpp;
2850         struct componentname *cnp = ap->a_cnp;
2851         int flags = cnp->cn_flags;
2852
2853         *vpp = NULL;
2854         dvp = ap->a_dvp;
2855
2856         if (dvp->v_type != VDIR)
2857                 return (ENOTDIR);
2858
2859         if ((flags & ISLASTCN) && (dvp->v_mount->mnt_flag & MNT_RDONLY) &&
2860             (cnp->cn_nameiop == DELETE || cnp->cn_nameiop == RENAME))
2861                 return (EROFS);
2862
2863         error = vn_dir_check_exec(dvp, cnp);
2864         if (error != 0)
2865                 return (error);
2866
2867         error = cache_lookup(dvp, vpp, cnp, NULL, NULL);
2868         if (error == 0)
2869                 return (VOP_CACHEDLOOKUP(dvp, vpp, cnp));
2870         if (error == -1)
2871                 return (0);
2872         return (error);
2873 }
2874
2875 /* Implementation of the getcwd syscall. */
2876 int
2877 sys___getcwd(struct thread *td, struct __getcwd_args *uap)
2878 {
2879         char *buf, *retbuf;
2880         size_t buflen;
2881         int error;
2882
2883         buflen = uap->buflen;
2884         if (__predict_false(buflen < 2))
2885                 return (EINVAL);
2886         if (buflen > MAXPATHLEN)
2887                 buflen = MAXPATHLEN;
2888
2889         buf = uma_zalloc(namei_zone, M_WAITOK);
2890         error = vn_getcwd(buf, &retbuf, &buflen);
2891         if (error == 0)
2892                 error = copyout(retbuf, uap->buf, buflen);
2893         uma_zfree(namei_zone, buf);
2894         return (error);
2895 }
2896
2897 int
2898 vn_getcwd(char *buf, char **retbuf, size_t *buflen)
2899 {
2900         struct pwd *pwd;
2901         int error;
2902
2903         vfs_smr_enter();
2904         pwd = pwd_get_smr();
2905         error = vn_fullpath_any_smr(pwd->pwd_cdir, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf,
2906             buflen, 0);
2907         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
2908         if (error < 0) {
2909                 pwd = pwd_hold(curthread);
2910                 error = vn_fullpath_any(pwd->pwd_cdir, pwd->pwd_rdir, buf,
2911                     retbuf, buflen);
2912                 pwd_drop(pwd);
2913         }
2914
2915 #ifdef KTRACE
2916         if (KTRPOINT(curthread, KTR_NAMEI) && error == 0)
2917                 ktrnamei(*retbuf);
2918 #endif
2919         return (error);
2920 }
2921
2922 static int
2923 kern___realpathat(struct thread *td, int fd, const char *path, char *buf,
2924     size_t size, int flags, enum uio_seg pathseg)
2925 {
2926         struct nameidata nd;
2927         char *retbuf, *freebuf;
2928         int error;
2929
2930         if (flags != 0)
2931                 return (EINVAL);
2932         NDINIT_ATRIGHTS(&nd, LOOKUP, FOLLOW | SAVENAME | WANTPARENT | AUDITVNODE1,
2933             pathseg, path, fd, &cap_fstat_rights, td);
2934         if ((error = namei(&nd)) != 0)
2935                 return (error);
2936         error = vn_fullpath_hardlink(&nd, &retbuf, &freebuf, &size);
2937         if (error == 0) {
2938                 error = copyout(retbuf, buf, size);
2939                 free(freebuf, M_TEMP);
2940         }
2941         NDFREE(&nd, 0);
2942         return (error);
2943 }
2944
2945 int
2946 sys___realpathat(struct thread *td, struct __realpathat_args *uap)
2947 {
2948
2949         return (kern___realpathat(td, uap->fd, uap->path, uap->buf, uap->size,
2950             uap->flags, UIO_USERSPACE));
2951 }
2952
2953 /*
2954  * Retrieve the full filesystem path that correspond to a vnode from the name
2955  * cache (if available)
2956  */
2957 int
2958 vn_fullpath(struct vnode *vp, char **retbuf, char **freebuf)
2959 {
2960         struct pwd *pwd;
2961         char *buf;
2962         size_t buflen;
2963         int error;
2964
2965         if (__predict_false(vp == NULL))
2966                 return (EINVAL);
2967
2968         buflen = MAXPATHLEN;
2969         buf = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
2970         vfs_smr_enter();
2971         pwd = pwd_get_smr();
2972         error = vn_fullpath_any_smr(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, &buflen, 0);
2973         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
2974         if (error < 0) {
2975                 pwd = pwd_hold(curthread);
2976                 error = vn_fullpath_any(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, &buflen);
2977                 pwd_drop(pwd);
2978         }
2979         if (error == 0)
2980                 *freebuf = buf;
2981         else
2982                 free(buf, M_TEMP);
2983         return (error);
2984 }
2985
2986 /*
2987  * This function is similar to vn_fullpath, but it attempts to lookup the
2988  * pathname relative to the global root mount point.  This is required for the
2989  * auditing sub-system, as audited pathnames must be absolute, relative to the
2990  * global root mount point.
2991  */
2992 int
2993 vn_fullpath_global(struct vnode *vp, char **retbuf, char **freebuf)
2994 {
2995         char *buf;
2996         size_t buflen;
2997         int error;
2998
2999         if (__predict_false(vp == NULL))
3000                 return (EINVAL);
3001         buflen = MAXPATHLEN;
3002         buf = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3003         vfs_smr_enter();
3004         error = vn_fullpath_any_smr(vp, rootvnode, buf, retbuf, &buflen, 0);
3005         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3006         if (error < 0) {
3007                 error = vn_fullpath_any(vp, rootvnode, buf, retbuf, &buflen);
3008         }
3009         if (error == 0)
3010                 *freebuf = buf;
3011         else
3012                 free(buf, M_TEMP);
3013         return (error);
3014 }
3015
3016 static struct namecache *
3017 vn_dd_from_dst(struct vnode *vp)
3018 {
3019         struct namecache *ncp;
3020
3021         cache_assert_vnode_locked(vp);
3022         TAILQ_FOREACH(ncp, &vp->v_cache_dst, nc_dst) {
3023                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
3024                         return (ncp);
3025         }
3026         return (NULL);
3027 }
3028
3029 int
3030 vn_vptocnp(struct vnode **vp, char *buf, size_t *buflen)
3031 {
3032         struct vnode *dvp;
3033         struct namecache *ncp;
3034         struct mtx *vlp;
3035         int error;
3036
3037         vlp = VP2VNODELOCK(*vp);
3038         mtx_lock(vlp);
3039         ncp = (*vp)->v_cache_dd;
3040         if (ncp != NULL && (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0) {
3041                 KASSERT(ncp == vn_dd_from_dst(*vp),
3042                     ("%s: mismatch for dd entry (%p != %p)", __func__,
3043                     ncp, vn_dd_from_dst(*vp)));
3044         } else {
3045                 ncp = vn_dd_from_dst(*vp);
3046         }
3047         if (ncp != NULL) {
3048                 if (*buflen < ncp->nc_nlen) {
3049                         mtx_unlock(vlp);
3050                         vrele(*vp);
3051                         counter_u64_add(numfullpathfail4, 1);
3052                         error = ENOMEM;
3053                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error,
3054                             vp, NULL);
3055                         return (error);
3056                 }
3057                 *buflen -= ncp->nc_nlen;
3058                 memcpy(buf + *buflen, ncp->nc_name, ncp->nc_nlen);
3059                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, hit, ncp->nc_dvp,
3060                     ncp->nc_name, vp);
3061                 dvp = *vp;
3062                 *vp = ncp->nc_dvp;
3063                 vref(*vp);
3064                 mtx_unlock(vlp);
3065                 vrele(dvp);
3066                 return (0);
3067         }
3068         SDT_PROBE1(vfs, namecache, fullpath, miss, vp);
3069
3070         mtx_unlock(vlp);
3071         vn_lock(*vp, LK_SHARED | LK_RETRY);
3072         error = VOP_VPTOCNP(*vp, &dvp, buf, buflen);
3073         vput(*vp);
3074         if (error) {
3075                 counter_u64_add(numfullpathfail2, 1);
3076                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,  error, vp, NULL);
3077                 return (error);
3078         }
3079
3080         *vp = dvp;
3081         if (VN_IS_DOOMED(dvp)) {
3082                 /* forced unmount */
3083                 vrele(dvp);
3084                 error = ENOENT;
3085                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error, vp, NULL);
3086                 return (error);
3087         }
3088         /*
3089          * *vp has its use count incremented still.
3090          */
3091
3092         return (0);
3093 }
3094
3095 /*
3096  * Resolve a directory to a pathname.
3097  *
3098  * The name of the directory can always be found in the namecache or fetched
3099  * from the filesystem. There is also guaranteed to be only one parent, meaning
3100  * we can just follow vnodes up until we find the root.
3101  *
3102  * The vnode must be referenced.
3103  */
3104 static int
3105 vn_fullpath_dir(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf, char **retbuf,
3106     size_t *len, size_t addend)
3107 {
3108 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3109         struct vnode *startvp = vp;
3110 #endif
3111         struct vnode *vp1;
3112         size_t buflen;
3113         int error;
3114         bool slash_prefixed;
3115
3116         VNPASS(vp->v_type == VDIR || VN_IS_DOOMED(vp), vp);
3117         VNPASS(vp->v_usecount > 0, vp);
3118
3119         buflen = *len;
3120
3121         slash_prefixed = true;
3122         if (addend == 0) {
3123                 MPASS(*len >= 2);
3124                 buflen--;
3125                 buf[buflen] = '\0';
3126                 slash_prefixed = false;
3127         }
3128
3129         error = 0;
3130
3131         SDT_PROBE1(vfs, namecache, fullpath, entry, vp);
3132         counter_u64_add(numfullpathcalls, 1);
3133         while (vp != rdir && vp != rootvnode) {
3134                 /*
3135                  * The vp vnode must be already fully constructed,
3136                  * since it is either found in namecache or obtained
3137                  * from VOP_VPTOCNP().  We may test for VV_ROOT safely
3138                  * without obtaining the vnode lock.
3139                  */
3140                 if ((vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3141                         vn_lock(vp, LK_RETRY | LK_SHARED);
3142
3143                         /*
3144                          * With the vnode locked, check for races with
3145                          * unmount, forced or not.  Note that we
3146                          * already verified that vp is not equal to
3147                          * the root vnode, which means that
3148                          * mnt_vnodecovered can be NULL only for the
3149                          * case of unmount.
3150                          */
3151                         if (VN_IS_DOOMED(vp) ||
3152                             (vp1 = vp->v_mount->mnt_vnodecovered) == NULL ||
3153                             vp1->v_mountedhere != vp->v_mount) {
3154                                 vput(vp);
3155                                 error = ENOENT;
3156                                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,
3157                                     error, vp, NULL);
3158                                 break;
3159                         }
3160
3161                         vref(vp1);
3162                         vput(vp);
3163                         vp = vp1;
3164                         continue;
3165                 }
3166                 if (vp->v_type != VDIR) {
3167                         vrele(vp);
3168                         counter_u64_add(numfullpathfail1, 1);
3169                         error = ENOTDIR;
3170                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,
3171                             error, vp, NULL);
3172                         break;
3173                 }
3174                 error = vn_vptocnp(&vp, buf, &buflen);
3175                 if (error)
3176                         break;
3177                 if (buflen == 0) {
3178                         vrele(vp);
3179                         error = ENOMEM;
3180                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error,
3181                             startvp, NULL);
3182                         break;
3183                 }
3184                 buf[--buflen] = '/';
3185                 slash_prefixed = true;
3186         }
3187         if (error)
3188                 return (error);
3189         if (!slash_prefixed) {
3190                 if (buflen == 0) {
3191                         vrele(vp);
3192                         counter_u64_add(numfullpathfail4, 1);
3193                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, ENOMEM,
3194                             startvp, NULL);
3195                         return (ENOMEM);
3196                 }
3197                 buf[--buflen] = '/';
3198         }
3199         counter_u64_add(numfullpathfound, 1);
3200         vrele(vp);
3201
3202         *retbuf = buf + buflen;
3203         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, 0, startvp, *retbuf);
3204         *len -= buflen;
3205         *len += addend;
3206         return (0);
3207 }
3208
3209 /*
3210  * Resolve an arbitrary vnode to a pathname.
3211  *
3212  * Note 2 caveats:
3213  * - hardlinks are not tracked, thus if the vnode is not a directory this can
3214  *   resolve to a different path than the one used to find it
3215  * - namecache is not mandatory, meaning names are not guaranteed to be added
3216  *   (in which case resolving fails)
3217  */
3218 static void __inline
3219 cache_rev_failed_impl(int *reason, int line)
3220 {
3221
3222         *reason = line;
3223 }
3224 #define cache_rev_failed(var)   cache_rev_failed_impl((var), __LINE__)
3225
3226 static int
3227 vn_fullpath_any_smr(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
3228     char **retbuf, size_t *buflen, size_t addend)
3229 {
3230 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3231         struct vnode *startvp = vp;
3232 #endif
3233         struct vnode *tvp;
3234         struct mount *mp;
3235         struct namecache *ncp;
3236         size_t orig_buflen;
3237         int reason;
3238         int error;
3239 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3240         int i;
3241 #endif
3242         seqc_t vp_seqc, tvp_seqc;
3243         u_char nc_flag;
3244
3245         VFS_SMR_ASSERT_ENTERED();
3246
3247         if (!cache_fast_revlookup) {
3248                 vfs_smr_exit();
3249                 return (-1);
3250         }
3251
3252         orig_buflen = *buflen;
3253
3254         if (addend == 0) {
3255                 MPASS(*buflen >= 2);
3256                 *buflen -= 1;
3257                 buf[*buflen] = '\0';
3258         }
3259
3260         if (vp == rdir || vp == rootvnode) {
3261                 if (addend == 0) {
3262                         *buflen -= 1;
3263                         buf[*buflen] = '/';
3264                 }
3265                 goto out_ok;
3266         }
3267
3268 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3269         i = 0;
3270 #endif
3271         error = -1;
3272         ncp = NULL; /* for sdt probe down below */
3273         vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
3274         if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
3275                 cache_rev_failed(&reason);
3276                 goto out_abort;
3277         }
3278
3279         for (;;) {
3280 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3281                 i++;
3282 #endif
3283                 if ((vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3284                         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mount);
3285                         if (mp == NULL) {
3286                                 cache_rev_failed(&reason);
3287                                 goto out_abort;
3288                         }
3289                         tvp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_vnodecovered);
3290                         tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
3291                         if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) {
3292                                 cache_rev_failed(&reason);
3293                                 goto out_abort;
3294                         }
3295                         if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
3296                                 cache_rev_failed(&reason);
3297                                 goto out_abort;
3298                         }
3299                         vp = tvp;
3300                         vp_seqc = tvp_seqc;
3301                         continue;
3302                 }
3303                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&vp->v_cache_dd);
3304                 if (ncp == NULL) {
3305                         cache_rev_failed(&reason);
3306                         goto out_abort;
3307                 }
3308                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
3309                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
3310                         cache_rev_failed(&reason);
3311                         goto out_abort;
3312                 }
3313                 if (ncp->nc_nlen >= *buflen) {
3314                         cache_rev_failed(&reason);
3315                         error = ENOMEM;
3316                         goto out_abort;
3317                 }
3318                 *buflen -= ncp->nc_nlen;
3319                 memcpy(buf + *buflen, ncp->nc_name, ncp->nc_nlen);
3320                 *buflen -= 1;
3321                 buf[*buflen] = '/';
3322                 tvp = ncp->nc_dvp;
3323                 tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
3324                 if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) {
3325                         cache_rev_failed(&reason);
3326                         goto out_abort;
3327                 }
3328                 if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
3329                         cache_rev_failed(&reason);
3330                         goto out_abort;
3331                 }
3332                 /*
3333                  * Acquire fence provided by vn_seqc_read_any above.
3334                  */
3335                 if (__predict_false(atomic_load_ptr(&vp->v_cache_dd) != ncp)) {
3336                         cache_rev_failed(&reason);
3337                         goto out_abort;
3338                 }
3339                 if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
3340                         cache_rev_failed(&reason);
3341                         goto out_abort;
3342                 }
3343                 vp = tvp;
3344                 vp_seqc = tvp_seqc;
3345                 if (vp == rdir || vp == rootvnode)
3346                         break;
3347         }
3348 out_ok:
3349         vfs_smr_exit();
3350         *retbuf = buf + *buflen;
3351         *buflen = orig_buflen - *buflen + addend;
3352         SDT_PROBE2(vfs, namecache, fullpath_smr, hit, startvp, *retbuf);
3353         return (0);
3354
3355 out_abort:
3356         *buflen = orig_buflen;
3357         SDT_PROBE4(vfs, namecache, fullpath_smr, miss, startvp, ncp, reason, i);
3358         vfs_smr_exit();
3359         return (error);
3360 }
3361
3362 static int
3363 vn_fullpath_any(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf, char **retbuf,
3364     size_t *buflen)
3365 {
3366         size_t orig_buflen, addend;
3367         int error;
3368
3369         if (*buflen < 2)
3370                 return (EINVAL);
3371
3372         orig_buflen = *buflen;
3373
3374         vref(vp);
3375         addend = 0;
3376         if (vp->v_type != VDIR) {
3377                 *buflen -= 1;
3378                 buf[*buflen] = '\0';
3379                 error = vn_vptocnp(&vp, buf, buflen);
3380                 if (error)
3381                         return (error);
3382                 if (*buflen == 0) {
3383                         vrele(vp);
3384                         return (ENOMEM);
3385                 }
3386                 *buflen -= 1;
3387                 buf[*buflen] = '/';
3388                 addend = orig_buflen - *buflen;
3389         }
3390
3391         return (vn_fullpath_dir(vp, rdir, buf, retbuf, buflen, addend));
3392 }
3393
3394 /*
3395  * Resolve an arbitrary vnode to a pathname (taking care of hardlinks).
3396  *
3397  * Since the namecache does not track hardlinks, the caller is expected to first
3398  * look up the target vnode with SAVENAME | WANTPARENT flags passed to namei.
3399  *
3400  * Then we have 2 cases:
3401  * - if the found vnode is a directory, the path can be constructed just by
3402  *   following names up the chain
3403  * - otherwise we populate the buffer with the saved name and start resolving
3404  *   from the parent
3405  */
3406 static int
3407 vn_fullpath_hardlink(struct nameidata *ndp, char **retbuf, char **freebuf,
3408     size_t *buflen)
3409 {
3410         char *buf, *tmpbuf;
3411         struct pwd *pwd;
3412         struct componentname *cnp;
3413         struct vnode *vp;
3414         size_t addend;
3415         int error;
3416         enum vtype type;
3417
3418         if (*buflen < 2)
3419                 return (EINVAL);
3420         if (*buflen > MAXPATHLEN)
3421                 *buflen = MAXPATHLEN;
3422
3423         buf = malloc(*buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3424
3425         addend = 0;
3426         vp = ndp->ni_vp;
3427         /*
3428          * Check for VBAD to work around the vp_crossmp bug in lookup().
3429          *
3430          * For example consider tmpfs on /tmp and realpath /tmp. ni_vp will be
3431          * set to mount point's root vnode while ni_dvp will be vp_crossmp.
3432          * If the type is VDIR (like in this very case) we can skip looking
3433          * at ni_dvp in the first place. However, since vnodes get passed here
3434          * unlocked the target may transition to doomed state (type == VBAD)
3435          * before we get to evaluate the condition. If this happens, we will
3436          * populate part of the buffer and descend to vn_fullpath_dir with
3437          * vp == vp_crossmp. Prevent the problem by checking for VBAD.
3438          *
3439          * This should be atomic_load(&vp->v_type) but it is illegal to take
3440          * an address of a bit field, even if said field is sized to char.
3441          * Work around the problem by reading the value into a full-sized enum
3442          * and then re-reading it with atomic_load which will still prevent
3443          * the compiler from re-reading down the road.
3444          */
3445         type = vp->v_type;
3446         type = atomic_load_int(&type);
3447         if (type == VBAD) {
3448                 error = ENOENT;
3449                 goto out_bad;
3450         }
3451         if (type != VDIR) {
3452                 cnp = &ndp->ni_cnd;
3453                 addend = cnp->cn_namelen + 2;
3454                 if (*buflen < addend) {
3455                         error = ENOMEM;
3456                         goto out_bad;
3457                 }
3458                 *buflen -= addend;
3459                 tmpbuf = buf + *buflen;
3460                 tmpbuf[0] = '/';
3461                 memcpy(&tmpbuf[1], cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen);
3462                 tmpbuf[addend - 1] = '\0';
3463                 vp = ndp->ni_dvp;
3464         }
3465
3466         vfs_smr_enter();
3467         pwd = pwd_get_smr();
3468         error = vn_fullpath_any_smr(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, buflen,
3469             addend);
3470         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3471         if (error < 0) {
3472                 pwd = pwd_hold(curthread);
3473                 vref(vp);
3474                 error = vn_fullpath_dir(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, buflen,
3475                     addend);
3476                 pwd_drop(pwd);
3477                 if (error != 0)
3478                         goto out_bad;
3479         }
3480
3481         *freebuf = buf;
3482
3483         return (0);
3484 out_bad:
3485         free(buf, M_TEMP);
3486         return (error);
3487 }
3488
3489 struct vnode *
3490 vn_dir_dd_ino(struct vnode *vp)
3491 {
3492         struct namecache *ncp;
3493         struct vnode *ddvp;
3494         struct mtx *vlp;
3495         enum vgetstate vs;
3496
3497         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "vn_dir_dd_ino");
3498         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3499         mtx_lock(vlp);
3500         TAILQ_FOREACH(ncp, &(vp->v_cache_dst), nc_dst) {
3501                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0)
3502                         continue;
3503                 ddvp = ncp->nc_dvp;
3504                 vs = vget_prep(ddvp);
3505                 mtx_unlock(vlp);
3506                 if (vget_finish(ddvp, LK_SHARED | LK_NOWAIT, vs))
3507                         return (NULL);
3508                 return (ddvp);
3509         }
3510         mtx_unlock(vlp);
3511         return (NULL);
3512 }
3513
3514 int
3515 vn_commname(struct vnode *vp, char *buf, u_int buflen)
3516 {
3517         struct namecache *ncp;
3518         struct mtx *vlp;
3519         int l;
3520
3521         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3522         mtx_lock(vlp);
3523         TAILQ_FOREACH(ncp, &vp->v_cache_dst, nc_dst)
3524                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
3525                         break;
3526         if (ncp == NULL) {
3527                 mtx_unlock(vlp);
3528                 return (ENOENT);
3529         }
3530         l = min(ncp->nc_nlen, buflen - 1);
3531         memcpy(buf, ncp->nc_name, l);
3532         mtx_unlock(vlp);
3533         buf[l] = '\0';
3534         return (0);
3535 }
3536
3537 /*
3538  * This function updates path string to vnode's full global path
3539  * and checks the size of the new path string against the pathlen argument.
3540  *
3541  * Requires a locked, referenced vnode.
3542  * Vnode is re-locked on success or ENODEV, otherwise unlocked.
3543  *
3544  * If vp is a directory, the call to vn_fullpath_global() always succeeds
3545  * because it falls back to the ".." lookup if the namecache lookup fails.
3546  */
3547 int
3548 vn_path_to_global_path(struct thread *td, struct vnode *vp, char *path,
3549     u_int pathlen)
3550 {
3551         struct nameidata nd;
3552         struct vnode *vp1;
3553         char *rpath, *fbuf;
3554         int error;
3555
3556         ASSERT_VOP_ELOCKED(vp, __func__);
3557
3558         /* Construct global filesystem path from vp. */
3559         VOP_UNLOCK(vp);
3560         error = vn_fullpath_global(vp, &rpath, &fbuf);
3561
3562         if (error != 0) {
3563                 vrele(vp);
3564                 return (error);
3565         }
3566
3567         if (strlen(rpath) >= pathlen) {
3568                 vrele(vp);
3569                 error = ENAMETOOLONG;
3570                 goto out;
3571         }
3572
3573         /*
3574          * Re-lookup the vnode by path to detect a possible rename.
3575          * As a side effect, the vnode is relocked.
3576          * If vnode was renamed, return ENOENT.
3577          */
3578         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW | LOCKLEAF | AUDITVNODE1,
3579             UIO_SYSSPACE, path, td);
3580         error = namei(&nd);
3581         if (error != 0) {
3582                 vrele(vp);
3583                 goto out;
3584         }
3585         NDFREE(&nd, NDF_ONLY_PNBUF);
3586         vp1 = nd.ni_vp;
3587         vrele(vp);
3588         if (vp1 == vp)
3589                 strcpy(path, rpath);
3590         else {
3591                 vput(vp1);
3592                 error = ENOENT;
3593         }
3594
3595 out:
3596         free(fbuf, M_TEMP);
3597         return (error);
3598 }
3599
3600 #ifdef DDB
3601 static void
3602 db_print_vpath(struct vnode *vp)
3603 {
3604
3605         while (vp != NULL) {
3606                 db_printf("%p: ", vp);
3607                 if (vp == rootvnode) {
3608                         db_printf("/");
3609                         vp = NULL;
3610                 } else {
3611                         if (vp->v_vflag & VV_ROOT) {
3612                                 db_printf("<mount point>");
3613                                 vp = vp->v_mount->mnt_vnodecovered;
3614                         } else {
3615                                 struct namecache *ncp;
3616                                 char *ncn;
3617                                 int i;
3618
3619                                 ncp = TAILQ_FIRST(&vp->v_cache_dst);
3620                                 if (ncp != NULL) {
3621                                         ncn = ncp->nc_name;
3622                                         for (i = 0; i < ncp->nc_nlen; i++)
3623                                                 db_printf("%c", *ncn++);
3624                                         vp = ncp->nc_dvp;
3625                                 } else {
3626                                         vp = NULL;
3627                                 }
3628                         }
3629                 }
3630                 db_printf("\n");
3631         }
3632
3633         return;
3634 }
3635
3636 DB_SHOW_COMMAND(vpath, db_show_vpath)
3637 {
3638         struct vnode *vp;
3639
3640         if (!have_addr) {
3641                 db_printf("usage: show vpath <struct vnode *>\n");
3642                 return;
3643         }
3644
3645         vp = (struct vnode *)addr;
3646         db_print_vpath(vp);
3647 }
3648
3649 #endif
3650
3651 static int cache_fast_lookup = 1;
3652 static char __read_frequently cache_fast_lookup_enabled = true;
3653
3654 #define CACHE_FPL_FAILED        -2020
3655
3656 void
3657 cache_fast_lookup_enabled_recalc(void)
3658 {
3659         int lookup_flag;
3660         int mac_on;
3661
3662 #ifdef MAC
3663         mac_on = mac_vnode_check_lookup_enabled();
3664         mac_on |= mac_vnode_check_readlink_enabled();
3665 #else
3666         mac_on = 0;
3667 #endif
3668
3669         lookup_flag = atomic_load_int(&cache_fast_lookup);
3670         if (lookup_flag && !mac_on) {
3671                 atomic_store_char(&cache_fast_lookup_enabled, true);
3672         } else {
3673                 atomic_store_char(&cache_fast_lookup_enabled, false);
3674         }
3675 }
3676
3677 static int
3678 syscal_vfs_cache_fast_lookup(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
3679 {
3680         int error, old;
3681
3682         old = atomic_load_int(&cache_fast_lookup);
3683         error = sysctl_handle_int(oidp, arg1, arg2, req);
3684         if (error == 0 && req->newptr && old != atomic_load_int(&cache_fast_lookup))
3685                 cache_fast_lookup_enabled_recalc();
3686         return (error);
3687 }
3688 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, cache_fast_lookup, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW|CTLFLAG_MPSAFE,
3689     &cache_fast_lookup, 0, syscal_vfs_cache_fast_lookup, "IU", "");
3690
3691 /*
3692  * Components of nameidata (or objects it can point to) which may
3693  * need restoring in case fast path lookup fails.
3694  */
3695 struct nameidata_outer {
3696         size_t ni_pathlen;
3697         int cn_flags;
3698 };
3699
3700 struct nameidata_saved {
3701 #ifdef INVARIANTS
3702         char *cn_nameptr;
3703         size_t ni_pathlen;
3704 #endif
3705 };
3706
3707 #ifdef INVARIANTS
3708 struct cache_fpl_debug {
3709         size_t ni_pathlen;
3710 };
3711 #endif
3712
3713 struct cache_fpl {
3714         struct nameidata *ndp;
3715         struct componentname *cnp;
3716         char *nulchar;
3717         struct vnode *dvp;
3718         struct vnode *tvp;
3719         seqc_t dvp_seqc;
3720         seqc_t tvp_seqc;
3721         uint32_t hash;
3722         struct nameidata_saved snd;
3723         struct nameidata_outer snd_outer;
3724         int line;
3725         enum cache_fpl_status status:8;
3726         bool in_smr;
3727         bool fsearch;
3728         bool savename;
3729         struct pwd **pwd;
3730 #ifdef INVARIANTS
3731         struct cache_fpl_debug debug;
3732 #endif
3733 };
3734
3735 static bool cache_fplookup_is_mp(struct cache_fpl *fpl);
3736 static int cache_fplookup_cross_mount(struct cache_fpl *fpl);
3737 static int cache_fplookup_partial_setup(struct cache_fpl *fpl);
3738 static int cache_fplookup_skip_slashes(struct cache_fpl *fpl);
3739 static int cache_fplookup_trailingslash(struct cache_fpl *fpl);
3740 static void cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl);
3741 static void cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl);
3742 static void cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n);
3743 static void cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n);
3744
3745 static void
3746 cache_fpl_cleanup_cnp(struct componentname *cnp)
3747 {
3748
3749         uma_zfree(namei_zone, cnp->cn_pnbuf);
3750 #ifdef DIAGNOSTIC
3751         cnp->cn_pnbuf = NULL;
3752         cnp->cn_nameptr = NULL;
3753 #endif
3754 }
3755
3756 static struct vnode *
3757 cache_fpl_handle_root(struct cache_fpl *fpl)
3758 {
3759         struct nameidata *ndp;
3760         struct componentname *cnp;
3761
3762         ndp = fpl->ndp;
3763         cnp = fpl->cnp;
3764
3765         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) == '/');
3766         cnp->cn_nameptr++;
3767         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
3768
3769         if (__predict_false(*(cnp->cn_nameptr) == '/')) {
3770                 do {
3771                         cnp->cn_nameptr++;
3772                         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
3773                 } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
3774         }
3775
3776         return (ndp->ni_rootdir);
3777 }
3778
3779 static void
3780 cache_fpl_checkpoint_outer(struct cache_fpl *fpl)
3781 {
3782
3783         fpl->snd_outer.ni_pathlen = fpl->ndp->ni_pathlen;
3784         fpl->snd_outer.cn_flags = fpl->ndp->ni_cnd.cn_flags;
3785 }
3786
3787 static void
3788 cache_fpl_checkpoint(struct cache_fpl *fpl)
3789 {
3790
3791 #ifdef INVARIANTS
3792         fpl->snd.cn_nameptr = fpl->ndp->ni_cnd.cn_nameptr;
3793         fpl->snd.ni_pathlen = fpl->debug.ni_pathlen;
3794 #endif
3795 }
3796
3797 static void
3798 cache_fpl_restore_partial(struct cache_fpl *fpl)
3799 {
3800
3801         fpl->ndp->ni_cnd.cn_flags = fpl->snd_outer.cn_flags;
3802 #ifdef INVARIANTS
3803         fpl->debug.ni_pathlen = fpl->snd.ni_pathlen;
3804 #endif
3805 }
3806
3807 static void
3808 cache_fpl_restore_abort(struct cache_fpl *fpl)
3809 {
3810
3811         cache_fpl_restore_partial(fpl);
3812         /*
3813          * It is 0 on entry by API contract.
3814          */
3815         fpl->ndp->ni_resflags = 0;
3816         fpl->ndp->ni_cnd.cn_nameptr = fpl->ndp->ni_cnd.cn_pnbuf;
3817         fpl->ndp->ni_pathlen = fpl->snd_outer.ni_pathlen;
3818 }
3819
3820 #ifdef INVARIANTS
3821 #define cache_fpl_smr_assert_entered(fpl) ({                    \
3822         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
3823         MPASS(_fpl->in_smr == true);                            \
3824         VFS_SMR_ASSERT_ENTERED();                               \
3825 })
3826 #define cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl) ({                \
3827         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
3828         MPASS(_fpl->in_smr == false);                           \
3829         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();                           \
3830 })
3831 static void
3832 cache_fpl_assert_status(struct cache_fpl *fpl)
3833 {
3834
3835         switch (fpl->status) {
3836         case CACHE_FPL_STATUS_UNSET:
3837                 __assert_unreachable();
3838                 break;
3839         case CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED:
3840         case CACHE_FPL_STATUS_ABORTED:
3841         case CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL:
3842         case CACHE_FPL_STATUS_HANDLED:
3843                 break;
3844         }
3845 }
3846 #else
3847 #define cache_fpl_smr_assert_entered(fpl) do { } while (0)
3848 #define cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl) do { } while (0)
3849 #define cache_fpl_assert_status(fpl) do { } while (0)
3850 #endif
3851
3852 #define cache_fpl_smr_enter_initial(fpl) ({                     \
3853         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
3854         vfs_smr_enter();                                        \
3855         _fpl->in_smr = true;                                    \
3856 })
3857
3858 #define cache_fpl_smr_enter(fpl) ({                             \
3859         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
3860         MPASS(_fpl->in_smr == false);                           \
3861         vfs_smr_enter();                                        \
3862         _fpl->in_smr = true;                                    \
3863 })
3864
3865 #define cache_fpl_smr_exit(fpl) ({                              \
3866         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
3867         MPASS(_fpl->in_smr == true);                            \
3868         vfs_smr_exit();                                         \
3869         _fpl->in_smr = false;                                   \
3870 })
3871
3872 static int
3873 cache_fpl_aborted_early_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
3874 {
3875
3876         if (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET) {
3877                 KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL,
3878                     ("%s: converting to abort from %d at %d, set at %d\n",
3879                     __func__, fpl->status, line, fpl->line));
3880         }
3881         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
3882         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_ABORTED;
3883         fpl->line = line;
3884         return (CACHE_FPL_FAILED);
3885 }
3886
3887 #define cache_fpl_aborted_early(x)      cache_fpl_aborted_early_impl((x), __LINE__)
3888
3889 static int __noinline
3890 cache_fpl_aborted_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
3891 {
3892         struct nameidata *ndp;
3893         struct componentname *cnp;
3894
3895         ndp = fpl->ndp;
3896         cnp = fpl->cnp;
3897
3898         if (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET) {
3899                 KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL,
3900                     ("%s: converting to abort from %d at %d, set at %d\n",
3901                     __func__, fpl->status, line, fpl->line));
3902         }
3903         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_ABORTED;
3904         fpl->line = line;
3905         if (fpl->in_smr)
3906                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
3907         cache_fpl_restore_abort(fpl);
3908         /*
3909          * Resolving symlinks overwrites data passed by the caller.
3910          * Let namei know.
3911          */
3912         if (ndp->ni_loopcnt > 0) {
3913                 fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED;
3914                 cache_fpl_cleanup_cnp(cnp);
3915         }
3916         return (CACHE_FPL_FAILED);
3917 }
3918
3919 #define cache_fpl_aborted(x)    cache_fpl_aborted_impl((x), __LINE__)
3920
3921 static int __noinline
3922 cache_fpl_partial_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
3923 {
3924
3925         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
3926             ("%s: setting to partial at %d, but already set to %d at %d\n",
3927             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
3928         cache_fpl_smr_assert_entered(fpl);
3929         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL;
3930         fpl->line = line;
3931         return (cache_fplookup_partial_setup(fpl));
3932 }
3933
3934 #define cache_fpl_partial(x)    cache_fpl_partial_impl((x), __LINE__)
3935
3936 static int
3937 cache_fpl_handled_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
3938 {
3939
3940         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
3941             ("%s: setting to handled at %d, but already set to %d at %d\n",
3942             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
3943         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
3944         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_HANDLED;
3945         fpl->line = line;
3946         return (0);
3947 }
3948
3949 #define cache_fpl_handled(x)    cache_fpl_handled_impl((x), __LINE__)
3950
3951 static int
3952 cache_fpl_handled_error_impl(struct cache_fpl *fpl, int error, int line)
3953 {
3954
3955         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
3956             ("%s: setting to handled at %d, but already set to %d at %d\n",
3957             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
3958         MPASS(error != 0);
3959         MPASS(error != CACHE_FPL_FAILED);
3960         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
3961         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_HANDLED;
3962         fpl->line = line;
3963         fpl->dvp = NULL;
3964         fpl->tvp = NULL;
3965         fpl->savename = false;
3966         return (error);
3967 }
3968
3969 #define cache_fpl_handled_error(x, e)   cache_fpl_handled_error_impl((x), (e), __LINE__)
3970
3971 static bool
3972 cache_fpl_terminated(struct cache_fpl *fpl)
3973 {
3974
3975         return (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET);
3976 }
3977
3978 #define CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS \
3979         (NC_NOMAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY | LOCKLEAF | LOCKPARENT | WANTPARENT | \
3980          FAILIFEXISTS | FOLLOW | LOCKSHARED | SAVENAME | SAVESTART | WILLBEDIR | \
3981          ISOPEN | NOMACCHECK | AUDITVNODE1 | AUDITVNODE2 | NOCAPCHECK)
3982
3983 #define CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS \
3984         (ISDOTDOT | MAKEENTRY | ISLASTCN)
3985
3986 _Static_assert((CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS & CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS) == 0,
3987     "supported and internal flags overlap");
3988
3989 static bool
3990 cache_fpl_islastcn(struct nameidata *ndp)
3991 {
3992
3993         return (*ndp->ni_next == 0);
3994 }
3995
3996 static bool
3997 cache_fpl_istrailingslash(struct cache_fpl *fpl)
3998 {
3999
4000         return (*(fpl->nulchar - 1) == '/');
4001 }
4002
4003 static bool
4004 cache_fpl_isdotdot(struct componentname *cnp)
4005 {
4006
4007         if (cnp->cn_namelen == 2 &&
4008             cnp->cn_nameptr[1] == '.' && cnp->cn_nameptr[0] == '.')
4009                 return (true);
4010         return (false);
4011 }
4012
4013 static bool
4014 cache_can_fplookup(struct cache_fpl *fpl)
4015 {
4016         struct nameidata *ndp;
4017         struct componentname *cnp;
4018         struct thread *td;
4019
4020         ndp = fpl->ndp;
4021         cnp = fpl->cnp;
4022         td = cnp->cn_thread;
4023
4024         if (!atomic_load_char(&cache_fast_lookup_enabled)) {
4025                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4026                 return (false);
4027         }
4028         if ((cnp->cn_flags & ~CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS) != 0) {
4029                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4030                 return (false);
4031         }
4032         if (IN_CAPABILITY_MODE(td)) {
4033                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4034                 return (false);
4035         }
4036         if (AUDITING_TD(td)) {
4037                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4038                 return (false);
4039         }
4040         if (ndp->ni_startdir != NULL) {
4041                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4042                 return (false);
4043         }
4044         return (true);
4045 }
4046
4047 static int
4048 cache_fplookup_dirfd(struct cache_fpl *fpl, struct vnode **vpp)
4049 {
4050         struct nameidata *ndp;
4051         int error;
4052         bool fsearch;
4053
4054         ndp = fpl->ndp;
4055         error = fgetvp_lookup_smr(ndp->ni_dirfd, ndp, vpp, &fsearch);
4056         if (__predict_false(error != 0)) {
4057                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4058         }
4059         fpl->fsearch = fsearch;
4060         return (0);
4061 }
4062
4063 static int __noinline
4064 cache_fplookup_negative_promote(struct cache_fpl *fpl, struct namecache *oncp,
4065     uint32_t hash)
4066 {
4067         struct componentname *cnp;
4068         struct vnode *dvp;
4069
4070         cnp = fpl->cnp;
4071         dvp = fpl->dvp;
4072
4073         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4074         if (cache_neg_promote_cond(dvp, cnp, oncp, hash))
4075                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
4076         else
4077                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4078 }
4079
4080 /*
4081  * The target vnode is not supported, prepare for the slow path to take over.
4082  */
4083 static int __noinline
4084 cache_fplookup_partial_setup(struct cache_fpl *fpl)
4085 {
4086         struct nameidata *ndp;
4087         struct componentname *cnp;
4088         enum vgetstate dvs;
4089         struct vnode *dvp;
4090         struct pwd *pwd;
4091         seqc_t dvp_seqc;
4092
4093         ndp = fpl->ndp;
4094         cnp = fpl->cnp;
4095         pwd = *(fpl->pwd);
4096         dvp = fpl->dvp;
4097         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4098
4099         if (!pwd_hold_smr(pwd)) {
4100                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4101         }
4102
4103         /*
4104          * Note that seqc is checked before the vnode is locked, so by
4105          * the time regular lookup gets to it it may have moved.
4106          *
4107          * Ultimately this does not affect correctness, any lookup errors
4108          * are userspace racing with itself. It is guaranteed that any
4109          * path which ultimately gets found could also have been found
4110          * by regular lookup going all the way in absence of concurrent
4111          * modifications.
4112          */
4113         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4114         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4115         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4116                 pwd_drop(pwd);
4117                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4118         }
4119
4120         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4121         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4122                 vrele(dvp);
4123                 pwd_drop(pwd);
4124                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4125         }
4126
4127         cache_fpl_restore_partial(fpl);
4128 #ifdef INVARIANTS
4129         if (cnp->cn_nameptr != fpl->snd.cn_nameptr) {
4130                 panic("%s: cn_nameptr mismatch (%p != %p) full [%s]\n", __func__,
4131                     cnp->cn_nameptr, fpl->snd.cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4132         }
4133 #endif
4134
4135         ndp->ni_startdir = dvp;
4136         cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4137         if (cache_fpl_islastcn(ndp))
4138                 cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4139         if (cache_fpl_isdotdot(cnp))
4140                 cnp->cn_flags |= ISDOTDOT;
4141
4142         /*
4143          * Skip potential extra slashes parsing did not take care of.
4144          * cache_fplookup_skip_slashes explains the mechanism.
4145          */
4146         if (__predict_false(*(cnp->cn_nameptr) == '/')) {
4147                 do {
4148                         cnp->cn_nameptr++;
4149                         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4150                 } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4151         }
4152
4153         ndp->ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr + 1;
4154 #ifdef INVARIANTS
4155         if (ndp->ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
4156                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
4157                     __func__, ndp->ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
4158                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4159         }
4160 #endif
4161         return (0);
4162 }
4163
4164 static int
4165 cache_fplookup_final_child(struct cache_fpl *fpl, enum vgetstate tvs)
4166 {
4167         struct componentname *cnp;
4168         struct vnode *tvp;
4169         seqc_t tvp_seqc;
4170         int error, lkflags;
4171
4172         cnp = fpl->cnp;
4173         tvp = fpl->tvp;
4174         tvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
4175
4176         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
4177                 lkflags = LK_SHARED;
4178                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
4179                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4180                 error = vget_finish(tvp, lkflags, tvs);
4181                 if (__predict_false(error != 0)) {
4182                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4183                 }
4184         } else {
4185                 vget_finish_ref(tvp, tvs);
4186         }
4187
4188         if (!vn_seqc_consistent(tvp, tvp_seqc)) {
4189                 if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0)
4190                         vput(tvp);
4191                 else
4192                         vrele(tvp);
4193                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4194         }
4195
4196         return (cache_fpl_handled(fpl));
4197 }
4198
4199 /*
4200  * They want to possibly modify the state of the namecache.
4201  */
4202 static int __noinline
4203 cache_fplookup_final_modifying(struct cache_fpl *fpl)
4204 {
4205         struct nameidata *ndp;
4206         struct componentname *cnp;
4207         enum vgetstate dvs;
4208         struct vnode *dvp, *tvp;
4209         struct mount *mp;
4210         seqc_t dvp_seqc;
4211         int error;
4212         bool docache;
4213
4214         ndp = fpl->ndp;
4215         cnp = fpl->cnp;
4216         dvp = fpl->dvp;
4217         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4218
4219         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) != '/');
4220         MPASS(cache_fpl_islastcn(ndp));
4221         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0)
4222                 MPASS((cnp->cn_flags & WANTPARENT) != 0);
4223         MPASS((cnp->cn_flags & TRAILINGSLASH) == 0);
4224         MPASS(cnp->cn_nameiop == CREATE || cnp->cn_nameiop == DELETE ||
4225             cnp->cn_nameiop == RENAME);
4226         MPASS((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0);
4227         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
4228
4229         docache = (cnp->cn_flags & NOCACHE) ^ NOCACHE;
4230         if (cnp->cn_nameiop == DELETE || cnp->cn_nameiop == RENAME)
4231                 docache = false;
4232
4233         /*
4234          * Regular lookup nulifies the slash, which we don't do here.
4235          * Don't take chances with filesystem routines seeing it for
4236          * the last entry.
4237          */
4238         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
4239                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4240         }
4241
4242         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
4243         if (__predict_false(mp == NULL)) {
4244                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4245         }
4246
4247         if (__predict_false(mp->mnt_flag & MNT_RDONLY)) {
4248                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4249                 /*
4250                  * Original code keeps not checking for CREATE which
4251                  * might be a bug. For now let the old lookup decide.
4252                  */
4253                 if (cnp->cn_nameiop == CREATE) {
4254                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4255                 }
4256                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EROFS));
4257         }
4258
4259         if (fpl->tvp != NULL && (cnp->cn_flags & FAILIFEXISTS) != 0) {
4260                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4261                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EEXIST));
4262         }
4263
4264         /*
4265          * Secure access to dvp; check cache_fplookup_partial_setup for
4266          * reasoning.
4267          *
4268          * XXX At least UFS requires its lookup routine to be called for
4269          * the last path component, which leads to some level of complication
4270          * and inefficiency:
4271          * - the target routine always locks the target vnode, but our caller
4272          *   may not need it locked
4273          * - some of the VOP machinery asserts that the parent is locked, which
4274          *   once more may be not required
4275          *
4276          * TODO: add a flag for filesystems which don't need this.
4277          */
4278         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4279         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4280         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4281                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4282         }
4283
4284         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4285         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4286                 vrele(dvp);
4287                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4288         }
4289
4290         error = vn_lock(dvp, LK_EXCLUSIVE);
4291         if (__predict_false(error != 0)) {
4292                 vrele(dvp);
4293                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4294         }
4295
4296         tvp = NULL;
4297         cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4298         if (docache)
4299                 cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4300         if (cache_fpl_isdotdot(cnp))
4301                 cnp->cn_flags |= ISDOTDOT;
4302         cnp->cn_lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4303         error = VOP_LOOKUP(dvp, &tvp, cnp);
4304         switch (error) {
4305         case EJUSTRETURN:
4306         case 0:
4307                 break;
4308         case ENOTDIR:
4309         case ENOENT:
4310                 vput(dvp);
4311                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
4312         default:
4313                 vput(dvp);
4314                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4315         }
4316
4317         fpl->tvp = tvp;
4318         fpl->savename = (cnp->cn_flags & SAVENAME) != 0;
4319
4320         if (tvp == NULL) {
4321                 if ((cnp->cn_flags & SAVESTART) != 0) {
4322                         ndp->ni_startdir = dvp;
4323                         vrefact(ndp->ni_startdir);
4324                         cnp->cn_flags |= SAVENAME;
4325                         fpl->savename = true;
4326                 }
4327                 MPASS(error == EJUSTRETURN);
4328                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4329                         VOP_UNLOCK(dvp);
4330                 }
4331                 return (cache_fpl_handled(fpl));
4332         }
4333
4334         /*
4335          * There are very hairy corner cases concerning various flag combinations
4336          * and locking state. In particular here we only hold one lock instead of
4337          * two.
4338          *
4339          * Skip the complexity as it is of no significance for normal workloads.
4340          */
4341         if (__predict_false(tvp == dvp)) {
4342                 vput(dvp);
4343                 vrele(tvp);
4344                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4345         }
4346
4347         /*
4348          * If they want the symlink itself we are fine, but if they want to
4349          * follow it regular lookup has to be engaged.
4350          */
4351         if (tvp->v_type == VLNK) {
4352                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) != 0) {
4353                         vput(dvp);
4354                         vput(tvp);
4355                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4356                 }
4357         }
4358
4359         /*
4360          * Since we expect this to be the terminal vnode it should almost never
4361          * be a mount point.
4362          */
4363         if (__predict_false(cache_fplookup_is_mp(fpl))) {
4364                 vput(dvp);
4365                 vput(tvp);
4366                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4367         }
4368
4369         if ((cnp->cn_flags & FAILIFEXISTS) != 0) {
4370                 vput(dvp);
4371                 vput(tvp);
4372                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EEXIST));
4373         }
4374
4375         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) == 0) {
4376                 VOP_UNLOCK(tvp);
4377         }
4378
4379         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4380                 VOP_UNLOCK(dvp);
4381         }
4382
4383         if ((cnp->cn_flags & SAVESTART) != 0) {
4384                 ndp->ni_startdir = dvp;
4385                 vrefact(ndp->ni_startdir);
4386                 cnp->cn_flags |= SAVENAME;
4387                 fpl->savename = true;
4388         }
4389
4390         return (cache_fpl_handled(fpl));
4391 }
4392
4393 static int __noinline
4394 cache_fplookup_modifying(struct cache_fpl *fpl)
4395 {
4396         struct nameidata *ndp;
4397
4398         ndp = fpl->ndp;
4399
4400         if (!cache_fpl_islastcn(ndp)) {
4401                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4402         }
4403         return (cache_fplookup_final_modifying(fpl));
4404 }
4405
4406 static int __noinline
4407 cache_fplookup_final_withparent(struct cache_fpl *fpl)
4408 {
4409         struct componentname *cnp;
4410         enum vgetstate dvs, tvs;
4411         struct vnode *dvp, *tvp;
4412         seqc_t dvp_seqc;
4413         int error;
4414
4415         cnp = fpl->cnp;
4416         dvp = fpl->dvp;
4417         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4418         tvp = fpl->tvp;
4419
4420         MPASS((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0);
4421
4422         /*
4423          * This is less efficient than it can be for simplicity.
4424          */
4425         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4426         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4427                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4428         }
4429         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4430         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4431                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4432                 vget_abort(dvp, dvs);
4433                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4434         }
4435
4436         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4437
4438         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0) {
4439                 error = vget_finish(dvp, LK_EXCLUSIVE, dvs);
4440                 if (__predict_false(error != 0)) {
4441                         vget_abort(tvp, tvs);
4442                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4443                 }
4444         } else {
4445                 vget_finish_ref(dvp, dvs);
4446         }
4447
4448         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4449                 vget_abort(tvp, tvs);
4450                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0)
4451                         vput(dvp);
4452                 else
4453                         vrele(dvp);
4454                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4455         }
4456
4457         error = cache_fplookup_final_child(fpl, tvs);
4458         if (__predict_false(error != 0)) {
4459                 MPASS(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_ABORTED);
4460                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0)
4461                         vput(dvp);
4462                 else
4463                         vrele(dvp);
4464                 return (error);
4465         }
4466
4467         MPASS(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED);
4468         return (0);
4469 }
4470
4471 static int
4472 cache_fplookup_final(struct cache_fpl *fpl)
4473 {
4474         struct componentname *cnp;
4475         enum vgetstate tvs;
4476         struct vnode *dvp, *tvp;
4477         seqc_t dvp_seqc;
4478
4479         cnp = fpl->cnp;
4480         dvp = fpl->dvp;
4481         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4482         tvp = fpl->tvp;
4483
4484         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) != '/');
4485
4486         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
4487                 return (cache_fplookup_final_modifying(fpl));
4488         }
4489
4490         if ((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0)
4491                 return (cache_fplookup_final_withparent(fpl));
4492
4493         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4494         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4495                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4496         }
4497
4498         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4499                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4500                 vget_abort(tvp, tvs);
4501                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4502         }
4503
4504         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4505         return (cache_fplookup_final_child(fpl, tvs));
4506 }
4507
4508 /*
4509  * Comment from locked lookup:
4510  * Check for degenerate name (e.g. / or "") which is a way of talking about a
4511  * directory, e.g. like "/." or ".".
4512  */
4513 static int __noinline
4514 cache_fplookup_degenerate(struct cache_fpl *fpl)
4515 {
4516         struct componentname *cnp;
4517         struct vnode *dvp;
4518         enum vgetstate dvs;
4519         int error, lkflags;
4520 #ifdef INVARIANTS
4521         char *cp;
4522 #endif
4523
4524         fpl->tvp = fpl->dvp;
4525         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4526
4527         cnp = fpl->cnp;
4528         dvp = fpl->dvp;
4529
4530 #ifdef INVARIANTS
4531         for (cp = cnp->cn_pnbuf; *cp != '\0'; cp++) {
4532                 KASSERT(*cp == '/',
4533                     ("%s: encountered non-slash; string [%s]\n", __func__,
4534                     cnp->cn_pnbuf));
4535         }
4536 #endif
4537
4538         if (__predict_false(cnp->cn_nameiop != LOOKUP)) {
4539                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4540                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EISDIR));
4541         }
4542
4543         MPASS((cnp->cn_flags & SAVESTART) == 0);
4544
4545         if ((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0) {
4546                 return (cache_fplookup_final_withparent(fpl));
4547         }
4548
4549         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4550         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4551         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4552                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4553         }
4554
4555         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
4556                 lkflags = LK_SHARED;
4557                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
4558                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4559                 error = vget_finish(dvp, lkflags, dvs);
4560                 if (__predict_false(error != 0)) {
4561                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4562                 }
4563         } else {
4564                 vget_finish_ref(dvp, dvs);
4565         }
4566         return (cache_fpl_handled(fpl));
4567 }
4568
4569 static int __noinline
4570 cache_fplookup_noentry(struct cache_fpl *fpl)
4571 {
4572         struct nameidata *ndp;
4573         struct componentname *cnp;
4574         enum vgetstate dvs;
4575         struct vnode *dvp, *tvp;
4576         seqc_t dvp_seqc;
4577         int error;
4578         bool docache;
4579
4580         ndp = fpl->ndp;
4581         cnp = fpl->cnp;
4582         dvp = fpl->dvp;
4583         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4584
4585         MPASS((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0);
4586         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
4587         MPASS(!cache_fpl_isdotdot(cnp));
4588
4589         /*
4590          * Hack: delayed name len checking.
4591          */
4592         if (__predict_false(cnp->cn_namelen > NAME_MAX)) {
4593                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4594                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENAMETOOLONG));
4595         }
4596
4597         if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
4598                 return (cache_fplookup_skip_slashes(fpl));
4599         }
4600
4601         if (cnp->cn_nameptr[0] == '\0') {
4602                 if (fpl->tvp == NULL) {
4603                         return (cache_fplookup_degenerate(fpl));
4604                 }
4605                 return (cache_fplookup_trailingslash(fpl));
4606         }
4607
4608         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
4609                 fpl->tvp = NULL;
4610                 return (cache_fplookup_modifying(fpl));
4611         }
4612
4613         MPASS((cnp->cn_flags & SAVESTART) == 0);
4614
4615         /*
4616          * Only try to fill in the component if it is the last one,
4617          * otherwise not only there may be several to handle but the
4618          * walk may be complicated.
4619          */
4620         if (!cache_fpl_islastcn(ndp)) {
4621                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4622         }
4623
4624         /*
4625          * Regular lookup nulifies the slash, which we don't do here.
4626          * Don't take chances with filesystem routines seeing it for
4627          * the last entry.
4628          */
4629         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
4630                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4631         }
4632
4633         /*
4634          * Secure access to dvp; check cache_fplookup_partial_setup for
4635          * reasoning.
4636          */
4637         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4638         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4639         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4640                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4641         }
4642
4643         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4644         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4645                 vrele(dvp);
4646                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4647         }
4648
4649         error = vn_lock(dvp, LK_SHARED);
4650         if (__predict_false(error != 0)) {
4651                 vrele(dvp);
4652                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4653         }
4654
4655         tvp = NULL;
4656         /*
4657          * TODO: provide variants which don't require locking either vnode.
4658          */
4659         cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4660         docache = (cnp->cn_flags & NOCACHE) ^ NOCACHE;
4661         if (docache)
4662                 cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4663         cnp->cn_lkflags = LK_SHARED;
4664         if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0) {
4665                 cnp->cn_lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4666         }
4667         error = VOP_LOOKUP(dvp, &tvp, cnp);
4668         switch (error) {
4669         case EJUSTRETURN:
4670         case 0:
4671                 break;
4672         case ENOTDIR:
4673         case ENOENT:
4674                 vput(dvp);
4675                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
4676         default:
4677                 vput(dvp);
4678                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4679         }
4680
4681         fpl->tvp = tvp;
4682         if (!fpl->savename) {
4683                 MPASS((cnp->cn_flags & SAVENAME) == 0);
4684         }
4685
4686         if (tvp == NULL) {
4687                 MPASS(error == EJUSTRETURN);
4688                 if ((cnp->cn_flags & (WANTPARENT | LOCKPARENT)) == 0) {
4689                         vput(dvp);
4690                 } else if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4691                         VOP_UNLOCK(dvp);
4692                 }
4693                 return (cache_fpl_handled(fpl));
4694         }
4695
4696         if (tvp->v_type == VLNK) {
4697                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) != 0) {
4698                         vput(dvp);
4699                         vput(tvp);
4700                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4701                 }
4702         }
4703
4704         if (__predict_false(cache_fplookup_is_mp(fpl))) {
4705                 vput(dvp);
4706                 vput(tvp);
4707                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4708         }
4709
4710         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) == 0) {
4711                 VOP_UNLOCK(tvp);
4712         }
4713
4714         if ((cnp->cn_flags & (WANTPARENT | LOCKPARENT)) == 0) {
4715                 vput(dvp);
4716         } else if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4717                 VOP_UNLOCK(dvp);
4718         }
4719         return (cache_fpl_handled(fpl));
4720 }
4721
4722 static int __noinline
4723 cache_fplookup_dot(struct cache_fpl *fpl)
4724 {
4725         int error;
4726
4727         MPASS(!seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc));
4728         /*
4729          * Just re-assign the value. seqc will be checked later for the first
4730          * non-dot path component in line and/or before deciding to return the
4731          * vnode.
4732          */
4733         fpl->tvp = fpl->dvp;
4734         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4735
4736         counter_u64_add(dothits, 1);
4737         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, fpl->dvp, ".", fpl->dvp);
4738
4739         error = 0;
4740         if (cache_fplookup_is_mp(fpl)) {
4741                 error = cache_fplookup_cross_mount(fpl);
4742         }
4743         return (error);
4744 }
4745
4746 static int __noinline
4747 cache_fplookup_dotdot(struct cache_fpl *fpl)
4748 {
4749         struct nameidata *ndp;
4750         struct componentname *cnp;
4751         struct namecache *ncp;
4752         struct vnode *dvp;
4753         struct prison *pr;
4754         u_char nc_flag;
4755
4756         ndp = fpl->ndp;
4757         cnp = fpl->cnp;
4758         dvp = fpl->dvp;
4759
4760         MPASS(cache_fpl_isdotdot(cnp));
4761
4762         /*
4763          * XXX this is racy the same way regular lookup is
4764          */
4765         for (pr = cnp->cn_cred->cr_prison; pr != NULL;
4766             pr = pr->pr_parent)
4767                 if (dvp == pr->pr_root)
4768                         break;
4769
4770         if (dvp == ndp->ni_rootdir ||
4771             dvp == ndp->ni_topdir ||
4772             dvp == rootvnode ||
4773             pr != NULL) {
4774                 fpl->tvp = dvp;
4775                 fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(dvp);
4776                 if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
4777                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4778                 }
4779                 return (0);
4780         }
4781
4782         if ((dvp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
4783                 /*
4784                  * TODO
4785                  * The opposite of climb mount is needed here.
4786                  */
4787                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4788         }
4789
4790         ncp = atomic_load_consume_ptr(&dvp->v_cache_dd);
4791         if (ncp == NULL) {
4792                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4793         }
4794
4795         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
4796         if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
4797                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
4798                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4799                 fpl->tvp = ncp->nc_vp;
4800         } else {
4801                 fpl->tvp = ncp->nc_dvp;
4802         }
4803
4804         fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->tvp);
4805         if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
4806                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4807         }
4808
4809         /*
4810          * Acquire fence provided by vn_seqc_read_any above.
4811          */
4812         if (__predict_false(atomic_load_ptr(&dvp->v_cache_dd) != ncp)) {
4813                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4814         }
4815
4816         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
4817                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4818         }
4819
4820         counter_u64_add(dotdothits, 1);
4821         return (0);
4822 }
4823
4824 static int __noinline
4825 cache_fplookup_neg(struct cache_fpl *fpl, struct namecache *ncp, uint32_t hash)
4826 {
4827         u_char nc_flag;
4828         bool neg_promote;
4829
4830         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
4831         MPASS((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0);
4832         /*
4833          * If they want to create an entry we need to replace this one.
4834          */
4835         if (__predict_false(fpl->cnp->cn_nameiop != LOOKUP)) {
4836                 fpl->tvp = NULL;
4837                 return (cache_fplookup_modifying(fpl));
4838         }
4839         neg_promote = cache_neg_hit_prep(ncp);
4840         if (!cache_fpl_neg_ncp_canuse(ncp)) {
4841                 cache_neg_hit_abort(ncp);
4842                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4843         }
4844         if (neg_promote) {
4845                 return (cache_fplookup_negative_promote(fpl, ncp, hash));
4846         }
4847         cache_neg_hit_finish(ncp);
4848         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4849         return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
4850 }
4851
4852 /*
4853  * Resolve a symlink. Called by filesystem-specific routines.
4854  *
4855  * Code flow is:
4856  * ... -> cache_fplookup_symlink -> VOP_FPLOOKUP_SYMLINK -> cache_symlink_resolve
4857  */
4858 int
4859 cache_symlink_resolve(struct cache_fpl *fpl, const char *string, size_t len)
4860 {
4861         struct nameidata *ndp;
4862         struct componentname *cnp;
4863         size_t adjust;
4864
4865         ndp = fpl->ndp;
4866         cnp = fpl->cnp;
4867
4868         if (__predict_false(len == 0)) {
4869                 return (ENOENT);
4870         }
4871
4872         if (__predict_false(len > MAXPATHLEN - 2)) {
4873                 if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
4874                         return (EAGAIN);
4875                 }
4876         }
4877
4878         ndp->ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr - cnp->cn_namelen + 1;
4879 #ifdef INVARIANTS
4880         if (ndp->ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
4881                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
4882                     __func__, ndp->ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
4883                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4884         }
4885 #endif
4886
4887         if (__predict_false(len + ndp->ni_pathlen > MAXPATHLEN)) {
4888                 return (ENAMETOOLONG);
4889         }
4890
4891         if (__predict_false(ndp->ni_loopcnt++ >= MAXSYMLINKS)) {
4892                 return (ELOOP);
4893         }
4894
4895         adjust = len;
4896         if (ndp->ni_pathlen > 1) {
4897                 bcopy(ndp->ni_next, cnp->cn_pnbuf + len, ndp->ni_pathlen);
4898         } else {
4899                 if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
4900                         adjust = len + 1;
4901                         cnp->cn_pnbuf[len] = '/';
4902                         cnp->cn_pnbuf[len + 1] = '\0';
4903                 } else {
4904                         cnp->cn_pnbuf[len] = '\0';
4905                 }
4906         }
4907         bcopy(string, cnp->cn_pnbuf, len);
4908
4909         ndp->ni_pathlen += adjust;
4910         cache_fpl_pathlen_add(fpl, adjust);
4911         cnp->cn_nameptr = cnp->cn_pnbuf;
4912         fpl->nulchar = &cnp->cn_nameptr[ndp->ni_pathlen - 1];
4913         fpl->tvp = NULL;
4914         return (0);
4915 }
4916
4917 static int __noinline
4918 cache_fplookup_symlink(struct cache_fpl *fpl)
4919 {
4920         struct mount *mp;
4921         struct nameidata *ndp;
4922         struct componentname *cnp;
4923         struct vnode *dvp, *tvp;
4924         int error;
4925
4926         ndp = fpl->ndp;
4927         cnp = fpl->cnp;
4928         dvp = fpl->dvp;
4929         tvp = fpl->tvp;
4930
4931         if (cache_fpl_islastcn(ndp)) {
4932                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) == 0) {
4933                         return (cache_fplookup_final(fpl));
4934                 }
4935         }
4936
4937         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
4938         if (__predict_false(mp == NULL)) {
4939                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4940         }
4941
4942         /*
4943          * Note this check races against setting the flag just like regular
4944          * lookup.
4945          */
4946         if (__predict_false((mp->mnt_flag & MNT_NOSYMFOLLOW) != 0)) {
4947                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4948                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EACCES));
4949         }
4950
4951         error = VOP_FPLOOKUP_SYMLINK(tvp, fpl);
4952         if (__predict_false(error != 0)) {
4953                 switch (error) {
4954                 case EAGAIN:
4955                         return (cache_fpl_partial(fpl));
4956                 case ENOENT:
4957                 case ENAMETOOLONG:
4958                 case ELOOP:
4959                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4960                         return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
4961                 default:
4962                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4963                 }
4964         }
4965
4966         if (*(cnp->cn_nameptr) == '/') {
4967                 fpl->dvp = cache_fpl_handle_root(fpl);
4968                 fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->dvp);
4969                 if (seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc)) {
4970                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4971                 }
4972         }
4973         return (0);
4974 }
4975
4976 static int
4977 cache_fplookup_next(struct cache_fpl *fpl)
4978 {
4979         struct componentname *cnp;
4980         struct namecache *ncp;
4981         struct vnode *dvp, *tvp;
4982         u_char nc_flag;
4983         uint32_t hash;
4984         int error;
4985
4986         cnp = fpl->cnp;
4987         dvp = fpl->dvp;
4988         hash = fpl->hash;
4989
4990         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
4991                 if (cnp->cn_namelen == 1) {
4992                         return (cache_fplookup_dot(fpl));
4993                 }
4994                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
4995                         return (cache_fplookup_dotdot(fpl));
4996                 }
4997         }
4998
4999         MPASS(!cache_fpl_isdotdot(cnp));
5000
5001         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
5002                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
5003                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
5004                         break;
5005         }
5006
5007         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
5008                 return (cache_fplookup_noentry(fpl));
5009         }
5010
5011         tvp = atomic_load_ptr(&ncp->nc_vp);
5012         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5013         if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0) {
5014                 return (cache_fplookup_neg(fpl, ncp, hash));
5015         }
5016
5017         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
5018                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5019         }
5020
5021         fpl->tvp = tvp;
5022         fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
5023         if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5024                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5025         }
5026
5027         counter_u64_add(numposhits, 1);
5028         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, tvp);
5029
5030         error = 0;
5031         if (cache_fplookup_is_mp(fpl)) {
5032                 error = cache_fplookup_cross_mount(fpl);
5033         }
5034         return (error);
5035 }
5036
5037 static bool
5038 cache_fplookup_mp_supported(struct mount *mp)
5039 {
5040
5041         MPASS(mp != NULL);
5042         if ((mp->mnt_kern_flag & MNTK_FPLOOKUP) == 0)
5043                 return (false);
5044         return (true);
5045 }
5046
5047 /*
5048  * Walk up the mount stack (if any).
5049  *
5050  * Correctness is provided in the following ways:
5051  * - all vnodes are protected from freeing with SMR
5052  * - struct mount objects are type stable making them always safe to access
5053  * - stability of the particular mount is provided by busying it
5054  * - relationship between the vnode which is mounted on and the mount is
5055  *   verified with the vnode sequence counter after busying
5056  * - association between root vnode of the mount and the mount is protected
5057  *   by busy
5058  *
5059  * From that point on we can read the sequence counter of the root vnode
5060  * and get the next mount on the stack (if any) using the same protection.
5061  *
5062  * By the end of successful walk we are guaranteed the reached state was
5063  * indeed present at least at some point which matches the regular lookup.
5064  */
5065 static int __noinline
5066 cache_fplookup_climb_mount(struct cache_fpl *fpl)
5067 {
5068         struct mount *mp, *prev_mp;
5069         struct mount_pcpu *mpcpu, *prev_mpcpu;
5070         struct vnode *vp;
5071         seqc_t vp_seqc;
5072
5073         vp = fpl->tvp;
5074         vp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5075
5076         VNPASS(vp->v_type == VDIR || vp->v_type == VBAD, vp);
5077         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5078         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5079                 return (0);
5080         }
5081
5082         prev_mp = NULL;
5083         for (;;) {
5084                 if (!vfs_op_thread_enter_crit(mp, mpcpu)) {
5085                         if (prev_mp != NULL)
5086                                 vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5087                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5088                 }
5089                 if (prev_mp != NULL)
5090                         vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5091                 if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
5092                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5093                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5094                 }
5095                 if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5096                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5097                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5098                 }
5099                 vp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_rootvnode);
5100                 if (vp == NULL) {
5101                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5102                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5103                 }
5104                 vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
5105                 if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
5106                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5107                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5108                 }
5109                 prev_mp = mp;
5110                 prev_mpcpu = mpcpu;
5111                 mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5112                 if (mp == NULL)
5113                         break;
5114         }
5115
5116         vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5117         fpl->tvp = vp;
5118         fpl->tvp_seqc = vp_seqc;
5119         return (0);
5120 }
5121
5122 static int __noinline
5123 cache_fplookup_cross_mount(struct cache_fpl *fpl)
5124 {
5125         struct mount *mp;
5126         struct mount_pcpu *mpcpu;
5127         struct vnode *vp;
5128         seqc_t vp_seqc;
5129
5130         vp = fpl->tvp;
5131         vp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5132
5133         VNPASS(vp->v_type == VDIR || vp->v_type == VBAD, vp);
5134         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5135         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5136                 return (0);
5137         }
5138
5139         if (!vfs_op_thread_enter_crit(mp, mpcpu)) {
5140                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5141         }
5142         if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
5143                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5144                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5145         }
5146         if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5147                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5148                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5149         }
5150         vp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_rootvnode);
5151         if (__predict_false(vp == NULL)) {
5152                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5153                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5154         }
5155         vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
5156         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5157         if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
5158                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5159         }
5160         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5161         if (__predict_false(mp != NULL)) {
5162                 /*
5163                  * There are possibly more mount points on top.
5164                  * Normally this does not happen so for simplicity just start
5165                  * over.
5166                  */
5167                 return (cache_fplookup_climb_mount(fpl));
5168         }
5169
5170         fpl->tvp = vp;
5171         fpl->tvp_seqc = vp_seqc;
5172         return (0);
5173 }
5174
5175 /*
5176  * Check if a vnode is mounted on.
5177  */
5178 static bool
5179 cache_fplookup_is_mp(struct cache_fpl *fpl)
5180 {
5181         struct vnode *vp;
5182
5183         vp = fpl->tvp;
5184         return ((vn_irflag_read(vp) & VIRF_MOUNTPOINT) != 0);
5185 }
5186
5187 /*
5188  * Parse the path.
5189  *
5190  * The code was originally copy-pasted from regular lookup and despite
5191  * clean ups leaves performance on the table. Any modifications here
5192  * must take into account that in case off fallback the resulting
5193  * nameidata state has to be compatible with the original.
5194  */
5195
5196 /*
5197  * Debug ni_pathlen tracking.
5198  */
5199 #ifdef INVARIANTS
5200 static void
5201 cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5202 {
5203
5204         fpl->debug.ni_pathlen += n;
5205         KASSERT(fpl->debug.ni_pathlen <= PATH_MAX,
5206             ("%s: pathlen overflow to %zd\n", __func__, fpl->debug.ni_pathlen));
5207 }
5208
5209 static void
5210 cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5211 {
5212
5213         fpl->debug.ni_pathlen -= n;
5214         KASSERT(fpl->debug.ni_pathlen <= PATH_MAX,
5215             ("%s: pathlen underflow to %zd\n", __func__, fpl->debug.ni_pathlen));
5216 }
5217
5218 static void
5219 cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl)
5220 {
5221
5222         cache_fpl_pathlen_add(fpl, 1);
5223 }
5224
5225 static void
5226 cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl)
5227 {
5228
5229         cache_fpl_pathlen_sub(fpl, 1);
5230 }
5231 #else
5232 static void
5233 cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5234 {
5235 }
5236
5237 static void
5238 cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5239 {
5240 }
5241
5242 static void
5243 cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl)
5244 {
5245 }
5246
5247 static void
5248 cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl)
5249 {
5250 }
5251 #endif
5252
5253 static void
5254 cache_fplookup_parse(struct cache_fpl *fpl)
5255 {
5256         struct nameidata *ndp;
5257         struct componentname *cnp;
5258         struct vnode *dvp;
5259         char *cp;
5260         uint32_t hash;
5261
5262         ndp = fpl->ndp;
5263         cnp = fpl->cnp;
5264         dvp = fpl->dvp;
5265
5266         /*
5267          * Find the end of this path component, it is either / or nul.
5268          *
5269          * Store / as a temporary sentinel so that we only have one character
5270          * to test for. Pathnames tend to be short so this should not be
5271          * resulting in cache misses.
5272          *
5273          * TODO: fix this to be word-sized.
5274          */
5275         KASSERT(&cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1] == fpl->nulchar,
5276             ("%s: mismatch between pathlen (%zu) and nulchar (%p != %p), string [%s]\n",
5277             __func__, fpl->debug.ni_pathlen, &cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1],
5278             fpl->nulchar, cnp->cn_pnbuf));
5279         KASSERT(*fpl->nulchar == '\0',
5280             ("%s: expected nul at %p; string [%s]\n", __func__, fpl->nulchar,
5281             cnp->cn_pnbuf));
5282         hash = cache_get_hash_iter_start(dvp);
5283         *fpl->nulchar = '/';
5284         for (cp = cnp->cn_nameptr; *cp != '/'; cp++) {
5285                 KASSERT(*cp != '\0',
5286                     ("%s: encountered unexpected nul; string [%s]\n", __func__,
5287                     cnp->cn_nameptr));
5288                 hash = cache_get_hash_iter(*cp, hash);
5289                 continue;
5290         }
5291         *fpl->nulchar = '\0';
5292         fpl->hash = cache_get_hash_iter_finish(hash);
5293
5294         cnp->cn_namelen = cp - cnp->cn_nameptr;
5295         cache_fpl_pathlen_sub(fpl, cnp->cn_namelen);
5296
5297 #ifdef INVARIANTS
5298         if (cnp->cn_namelen <= NAME_MAX) {
5299                 if (fpl->hash != cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp)) {
5300                         panic("%s: mismatched hash for [%s] len %ld", __func__,
5301                             cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen);
5302                 }
5303         }
5304 #endif
5305
5306         /*
5307          * Hack: we have to check if the found path component's length exceeds
5308          * NAME_MAX. However, the condition is very rarely true and check can
5309          * be elided in the common case -- if an entry was found in the cache,
5310          * then it could not have been too long to begin with.
5311          */
5312         ndp->ni_next = cp;
5313 }
5314
5315 static void
5316 cache_fplookup_parse_advance(struct cache_fpl *fpl)
5317 {
5318         struct nameidata *ndp;
5319         struct componentname *cnp;
5320
5321         ndp = fpl->ndp;
5322         cnp = fpl->cnp;
5323
5324         cnp->cn_nameptr = ndp->ni_next;
5325         KASSERT(*(cnp->cn_nameptr) == '/',
5326             ("%s: should have seen slash at %p ; buf %p [%s]\n", __func__,
5327             cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf, cnp->cn_pnbuf));
5328         cnp->cn_nameptr++;
5329         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
5330 }
5331
5332 /*
5333  * Skip spurious slashes in a pathname (e.g., "foo///bar") and retry.
5334  *
5335  * Lockless lookup tries to elide checking for spurious slashes and should they
5336  * be present is guaranteed to fail to find an entry. In this case the caller
5337  * must check if the name starts with a slash and call this routine.  It is
5338  * going to fast forward across the spurious slashes and set the state up for
5339  * retry.
5340  */
5341 static int __noinline
5342 cache_fplookup_skip_slashes(struct cache_fpl *fpl)
5343 {
5344         struct nameidata *ndp;
5345         struct componentname *cnp;
5346
5347         ndp = fpl->ndp;
5348         cnp = fpl->cnp;
5349
5350         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) == '/');
5351         do {
5352                 cnp->cn_nameptr++;
5353                 cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
5354         } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
5355
5356         /*
5357          * Go back to one slash so that cache_fplookup_parse_advance has
5358          * something to skip.
5359          */
5360         cnp->cn_nameptr--;
5361         cache_fpl_pathlen_inc(fpl);
5362
5363         /*
5364          * cache_fplookup_parse_advance starts from ndp->ni_next
5365          */
5366         ndp->ni_next = cnp->cn_nameptr;
5367
5368         /*
5369          * See cache_fplookup_dot.
5370          */
5371         fpl->tvp = fpl->dvp;
5372         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5373
5374         return (0);
5375 }
5376
5377 /*
5378  * Handle trailing slashes (e.g., "foo/").
5379  *
5380  * If a trailing slash is found the terminal vnode must be a directory.
5381  * Regular lookup shortens the path by nulifying the first trailing slash and
5382  * sets the TRAILINGSLASH flag to denote this took place. There are several
5383  * checks on it performed later.
5384  *
5385  * Similarly to spurious slashes, lockless lookup handles this in a speculative
5386  * manner relying on an invariant that a non-directory vnode will get a miss.
5387  * In this case cn_nameptr[0] == '\0' and cn_namelen == 0.
5388  *
5389  * Thus for a path like "foo/bar/" the code unwinds the state back to 'bar/'
5390  * and denotes this is the last path component, which avoids looping back.
5391  *
5392  * Only plain lookups are supported for now to restrict corner cases to handle.
5393  */
5394 static int __noinline
5395 cache_fplookup_trailingslash(struct cache_fpl *fpl)
5396 {
5397 #ifdef INVARIANTS
5398         size_t ni_pathlen;
5399 #endif
5400         struct nameidata *ndp;
5401         struct componentname *cnp;
5402         struct namecache *ncp;
5403         struct vnode *tvp;
5404         char *cn_nameptr_orig, *cn_nameptr_slash;
5405         seqc_t tvp_seqc;
5406         u_char nc_flag;
5407
5408         ndp = fpl->ndp;
5409         cnp = fpl->cnp;
5410         tvp = fpl->tvp;
5411         tvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5412
5413         MPASS(fpl->dvp == fpl->tvp);
5414         KASSERT(cache_fpl_istrailingslash(fpl),
5415             ("%s: expected trailing slash at %p; string [%s]\n", __func__, fpl->nulchar - 1,
5416             cnp->cn_pnbuf));
5417         KASSERT(cnp->cn_nameptr[0] == '\0',
5418             ("%s: expected nul char at %p; string [%s]\n", __func__, &cnp->cn_nameptr[0],
5419             cnp->cn_pnbuf));
5420         KASSERT(cnp->cn_namelen == 0,
5421             ("%s: namelen 0 but got %ld; string [%s]\n", __func__, cnp->cn_namelen,
5422             cnp->cn_pnbuf));
5423         MPASS(cnp->cn_nameptr > cnp->cn_pnbuf);
5424
5425         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
5426                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5427         }
5428
5429         if (__predict_false(tvp->v_type != VDIR)) {
5430                 if (!vn_seqc_consistent(tvp, tvp_seqc)) {
5431                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5432                 }
5433                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5434                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5435         }
5436
5437         /*
5438          * Denote the last component.
5439          */
5440         ndp->ni_next = &cnp->cn_nameptr[0];
5441         MPASS(cache_fpl_islastcn(ndp));
5442
5443         /*
5444          * Unwind trailing slashes.
5445          */
5446         cn_nameptr_orig = cnp->cn_nameptr;
5447         while (cnp->cn_nameptr >= cnp->cn_pnbuf) {
5448                 cnp->cn_nameptr--;
5449                 if (cnp->cn_nameptr[0] != '/') {
5450                         break;
5451                 }
5452         }
5453
5454         /*
5455          * Unwind to the beginning of the path component.
5456          *
5457          * Note the path may or may not have started with a slash.
5458          */
5459         cn_nameptr_slash = cnp->cn_nameptr;
5460         while (cnp->cn_nameptr > cnp->cn_pnbuf) {
5461                 cnp->cn_nameptr--;
5462                 if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5463                         break;
5464                 }
5465         }
5466         if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5467                 cnp->cn_nameptr++;
5468         }
5469
5470         cnp->cn_namelen = cn_nameptr_slash - cnp->cn_nameptr + 1;
5471         cache_fpl_pathlen_add(fpl, cn_nameptr_orig - cnp->cn_nameptr);
5472         cache_fpl_checkpoint(fpl);
5473
5474 #ifdef INVARIANTS
5475         ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr + 1;
5476         if (ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
5477                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
5478                     __func__, ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
5479                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
5480         }
5481 #endif
5482
5483         /*
5484          * The previous directory is this one.
5485          */
5486         if (cnp->cn_nameptr[0] == '.' && cnp->cn_namelen == 1) {
5487                 return (0);
5488         }
5489
5490         /*
5491          * The previous directory is something else.
5492          */
5493         tvp = fpl->tvp;
5494         ncp = atomic_load_consume_ptr(&tvp->v_cache_dd);
5495         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
5496                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5497         }
5498         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5499         if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
5500                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5501         }
5502         fpl->dvp = ncp->nc_dvp;
5503         fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->dvp);
5504         if (seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc)) {
5505                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5506         }
5507         return (0);
5508 }
5509
5510 /*
5511  * See the API contract for VOP_FPLOOKUP_VEXEC.
5512  */
5513 static int __noinline
5514 cache_fplookup_failed_vexec(struct cache_fpl *fpl, int error)
5515 {
5516         struct componentname *cnp;
5517         struct vnode *dvp;
5518         seqc_t dvp_seqc;
5519
5520         cnp = fpl->cnp;
5521         dvp = fpl->dvp;
5522         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5523
5524         /*
5525          * TODO: Due to ignoring slashes lookup will perform a permission check
5526          * on the last dir when it should not have. If it fails, we get here.
5527          * It is possible possible to fix it up fully without resorting to
5528          * regular lookup, but for now just abort.
5529          */
5530         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5531                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5532         }
5533
5534         /*
5535          * Hack: delayed degenerate path checking.
5536          */
5537         if (cnp->cn_nameptr[0] == '\0' && fpl->tvp == NULL) {
5538                 return (cache_fplookup_degenerate(fpl));
5539         }
5540
5541         /*
5542          * Hack: delayed name len checking.
5543          */
5544         if (__predict_false(cnp->cn_namelen > NAME_MAX)) {
5545                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5546                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENAMETOOLONG));
5547         }
5548
5549         /*
5550          * Hack: they may be looking up foo/bar, where foo is not a directory.
5551          * In such a case we need to return ENOTDIR, but we may happen to get
5552          * here with a different error.
5553          */
5554         if (dvp->v_type != VDIR) {
5555                 error = ENOTDIR;
5556         }
5557
5558         /*
5559          * Hack: handle O_SEARCH.
5560          *
5561          * Open Group Base Specifications Issue 7, 2018 edition states:
5562          * <quote>
5563          * If the access mode of the open file description associated with the
5564          * file descriptor is not O_SEARCH, the function shall check whether
5565          * directory searches are permitted using the current permissions of
5566          * the directory underlying the file descriptor. If the access mode is
5567          * O_SEARCH, the function shall not perform the check.
5568          * </quote>
5569          *
5570          * Regular lookup tests for the NOEXECCHECK flag for every path
5571          * component to decide whether to do the permission check. However,
5572          * since most lookups never have the flag (and when they do it is only
5573          * present for the first path component), lockless lookup only acts on
5574          * it if there is a permission problem. Here the flag is represented
5575          * with a boolean so that we don't have to clear it on the way out.
5576          *
5577          * For simplicity this always aborts.
5578          * TODO: check if this is the first lookup and ignore the permission
5579          * problem. Note the flag has to survive fallback (if it happens to be
5580          * performed).
5581          */
5582         if (fpl->fsearch) {
5583                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5584         }
5585
5586         switch (error) {
5587         case EAGAIN:
5588                 if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
5589                         error = cache_fpl_aborted(fpl);
5590                 } else {
5591                         cache_fpl_partial(fpl);
5592                 }
5593                 break;
5594         default:
5595                 if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
5596                         error = cache_fpl_aborted(fpl);
5597                 } else {
5598                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5599                         cache_fpl_handled_error(fpl, error);
5600                 }
5601                 break;
5602         }
5603         return (error);
5604 }
5605
5606 static int
5607 cache_fplookup_impl(struct vnode *dvp, struct cache_fpl *fpl)
5608 {
5609         struct nameidata *ndp;
5610         struct componentname *cnp;
5611         struct mount *mp;
5612         int error;
5613
5614         ndp = fpl->ndp;
5615         cnp = fpl->cnp;
5616
5617         cache_fpl_checkpoint(fpl);
5618
5619         /*
5620          * The vnode at hand is almost always stable, skip checking for it.
5621          * Worst case this postpones the check towards the end of the iteration
5622          * of the main loop.
5623          */
5624         fpl->dvp = dvp;
5625         fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_notmodify(fpl->dvp);
5626
5627         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
5628         if (__predict_false(mp == NULL || !cache_fplookup_mp_supported(mp))) {
5629                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5630         }
5631
5632         MPASS(fpl->tvp == NULL);
5633
5634         for (;;) {
5635                 cache_fplookup_parse(fpl);
5636
5637                 error = VOP_FPLOOKUP_VEXEC(fpl->dvp, cnp->cn_cred);
5638                 if (__predict_false(error != 0)) {
5639                         error = cache_fplookup_failed_vexec(fpl, error);
5640                         break;
5641                 }
5642
5643                 error = cache_fplookup_next(fpl);
5644                 if (__predict_false(cache_fpl_terminated(fpl))) {
5645                         break;
5646                 }
5647
5648                 VNPASS(!seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc), fpl->tvp);
5649
5650                 if (fpl->tvp->v_type == VLNK) {
5651                         error = cache_fplookup_symlink(fpl);
5652                         if (cache_fpl_terminated(fpl)) {
5653                                 break;
5654                         }
5655                 } else {
5656                         if (cache_fpl_islastcn(ndp)) {
5657                                 error = cache_fplookup_final(fpl);
5658                                 break;
5659                         }
5660
5661                         if (!vn_seqc_consistent(fpl->dvp, fpl->dvp_seqc)) {
5662                                 error = cache_fpl_aborted(fpl);
5663                                 break;
5664                         }
5665
5666                         fpl->dvp = fpl->tvp;
5667                         fpl->dvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5668                         cache_fplookup_parse_advance(fpl);
5669                 }
5670
5671                 cache_fpl_checkpoint(fpl);
5672         }
5673
5674         return (error);
5675 }
5676
5677 /*
5678  * Fast path lookup protected with SMR and sequence counters.
5679  *
5680  * Note: all VOP_FPLOOKUP_VEXEC routines have a comment referencing this one.
5681  *
5682  * Filesystems can opt in by setting the MNTK_FPLOOKUP flag and meeting criteria
5683  * outlined below.
5684  *
5685  * Traditional vnode lookup conceptually looks like this:
5686  *
5687  * vn_lock(current);
5688  * for (;;) {
5689  *      next = find();
5690  *      vn_lock(next);
5691  *      vn_unlock(current);
5692  *      current = next;
5693  *      if (last)
5694  *          break;
5695  * }
5696  * return (current);
5697  *
5698  * Each jump to the next vnode is safe memory-wise and atomic with respect to
5699  * any modifications thanks to holding respective locks.
5700  *
5701  * The same guarantee can be provided with a combination of safe memory
5702  * reclamation and sequence counters instead. If all operations which affect
5703  * the relationship between the current vnode and the one we are looking for
5704  * also modify the counter, we can verify whether all the conditions held as
5705  * we made the jump. This includes things like permissions, mount points etc.
5706  * Counter modification is provided by enclosing relevant places in
5707  * vn_seqc_write_begin()/end() calls.
5708  *
5709  * Thus this translates to:
5710  *
5711  * vfs_smr_enter();
5712  * dvp_seqc = seqc_read_any(dvp);
5713  * if (seqc_in_modify(dvp_seqc)) // someone is altering the vnode
5714  *     abort();
5715  * for (;;) {
5716  *      tvp = find();
5717  *      tvp_seqc = seqc_read_any(tvp);
5718  *      if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) // someone is altering the target vnode
5719  *          abort();
5720  *      if (!seqc_consistent(dvp, dvp_seqc) // someone is altering the vnode
5721  *          abort();
5722  *      dvp = tvp; // we know nothing of importance has changed
5723  *      dvp_seqc = tvp_seqc; // store the counter for the tvp iteration
5724  *      if (last)
5725  *          break;
5726  * }
5727  * vget(); // secure the vnode
5728  * if (!seqc_consistent(tvp, tvp_seqc) // final check
5729  *          abort();
5730  * // at this point we know nothing has changed for any parent<->child pair
5731  * // as they were crossed during the lookup, meaning we matched the guarantee
5732  * // of the locked variant
5733  * return (tvp);
5734  *
5735  * The API contract for VOP_FPLOOKUP_VEXEC routines is as follows:
5736  * - they are called while within vfs_smr protection which they must never exit
5737  * - EAGAIN can be returned to denote checking could not be performed, it is
5738  *   always valid to return it
5739  * - if the sequence counter has not changed the result must be valid
5740  * - if the sequence counter has changed both false positives and false negatives
5741  *   are permitted (since the result will be rejected later)
5742  * - for simple cases of unix permission checks vaccess_vexec_smr can be used
5743  *
5744  * Caveats to watch out for:
5745  * - vnodes are passed unlocked and unreferenced with nothing stopping
5746  *   VOP_RECLAIM, in turn meaning that ->v_data can become NULL. It is advised
5747  *   to use atomic_load_ptr to fetch it.
5748  * - the aforementioned object can also get freed, meaning absent other means it
5749  *   should be protected with vfs_smr
5750  * - either safely checking permissions as they are modified or guaranteeing
5751  *   their stability is left to the routine
5752  */
5753 int
5754 cache_fplookup(struct nameidata *ndp, enum cache_fpl_status *status,
5755     struct pwd **pwdp)
5756 {
5757         struct cache_fpl fpl;
5758         struct pwd *pwd;
5759         struct vnode *dvp;
5760         struct componentname *cnp;
5761         int error;
5762
5763         fpl.status = CACHE_FPL_STATUS_UNSET;
5764         fpl.in_smr = false;
5765         fpl.ndp = ndp;
5766         fpl.cnp = cnp = &ndp->ni_cnd;
5767         MPASS(ndp->ni_lcf == 0);
5768         MPASS(curthread == cnp->cn_thread);
5769         KASSERT ((cnp->cn_flags & CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS) == 0,
5770             ("%s: internal flags found in cn_flags %" PRIx64, __func__,
5771             cnp->cn_flags));
5772         if ((cnp->cn_flags & SAVESTART) != 0) {
5773                 MPASS(cnp->cn_nameiop != LOOKUP);
5774         }
5775         MPASS(cnp->cn_nameptr == cnp->cn_pnbuf);
5776
5777         if (__predict_false(!cache_can_fplookup(&fpl))) {
5778                 *status = fpl.status;
5779                 SDT_PROBE3(vfs, fplookup, lookup, done, ndp, fpl.line, fpl.status);
5780                 return (EOPNOTSUPP);
5781         }
5782
5783         cache_fpl_checkpoint_outer(&fpl);
5784
5785         cache_fpl_smr_enter_initial(&fpl);
5786 #ifdef INVARIANTS
5787         fpl.debug.ni_pathlen = ndp->ni_pathlen;
5788 #endif
5789         fpl.nulchar = &cnp->cn_nameptr[ndp->ni_pathlen - 1];
5790         fpl.fsearch = false;
5791         fpl.savename = (cnp->cn_flags & SAVENAME) != 0;
5792         fpl.tvp = NULL; /* for degenerate path handling */
5793         fpl.pwd = pwdp;
5794         pwd = pwd_get_smr();
5795         *(fpl.pwd) = pwd;
5796         ndp->ni_rootdir = pwd->pwd_rdir;
5797         ndp->ni_topdir = pwd->pwd_jdir;
5798
5799         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '/') {
5800                 dvp = cache_fpl_handle_root(&fpl);
5801                 MPASS(ndp->ni_resflags == 0);
5802                 ndp->ni_resflags = NIRES_ABS;
5803         } else {
5804                 if (ndp->ni_dirfd == AT_FDCWD) {
5805                         dvp = pwd->pwd_cdir;
5806                 } else {
5807                         error = cache_fplookup_dirfd(&fpl, &dvp);
5808                         if (__predict_false(error != 0)) {
5809                                 goto out;
5810                         }
5811                 }
5812         }
5813
5814         SDT_PROBE4(vfs, namei, lookup, entry, dvp, cnp->cn_pnbuf, cnp->cn_flags, true);
5815         error = cache_fplookup_impl(dvp, &fpl);
5816 out:
5817         cache_fpl_smr_assert_not_entered(&fpl);
5818         cache_fpl_assert_status(&fpl);
5819         *status = fpl.status;
5820         if (SDT_PROBES_ENABLED()) {
5821                 SDT_PROBE3(vfs, fplookup, lookup, done, ndp, fpl.line, fpl.status);
5822                 if (fpl.status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED)
5823                         SDT_PROBE4(vfs, namei, lookup, return, error, ndp->ni_vp, true,
5824                             ndp);
5825         }
5826
5827         if (__predict_true(fpl.status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED)) {
5828                 MPASS(error != CACHE_FPL_FAILED);
5829                 if (error != 0) {
5830                         MPASS(fpl.dvp == NULL);
5831                         MPASS(fpl.tvp == NULL);
5832                         MPASS(fpl.savename == false);
5833                 }
5834                 ndp->ni_dvp = fpl.dvp;
5835                 ndp->ni_vp = fpl.tvp;
5836                 if (fpl.savename) {
5837                         cnp->cn_flags |= HASBUF;
5838                 } else {
5839                         cache_fpl_cleanup_cnp(cnp);
5840                 }
5841         }
5842         return (error);
5843 }