]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_cache.c
zfs: merge openzfs/zfs@66b81b349
[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 #include "opt_ddb.h"
39 #include "opt_ktrace.h"
40
41 #include <sys/param.h>
42 #include <sys/systm.h>
43 #include <sys/capsicum.h>
44 #include <sys/counter.h>
45 #include <sys/filedesc.h>
46 #include <sys/fnv_hash.h>
47 #include <sys/kernel.h>
48 #include <sys/ktr.h>
49 #include <sys/lock.h>
50 #include <sys/malloc.h>
51 #include <sys/fcntl.h>
52 #include <sys/jail.h>
53 #include <sys/mount.h>
54 #include <sys/namei.h>
55 #include <sys/proc.h>
56 #include <sys/seqc.h>
57 #include <sys/sdt.h>
58 #include <sys/smr.h>
59 #include <sys/smp.h>
60 #include <sys/syscallsubr.h>
61 #include <sys/sysctl.h>
62 #include <sys/sysproto.h>
63 #include <sys/vnode.h>
64 #include <ck_queue.h>
65 #ifdef KTRACE
66 #include <sys/ktrace.h>
67 #endif
68 #ifdef INVARIANTS
69 #include <machine/_inttypes.h>
70 #endif
71
72 #include <security/audit/audit.h>
73 #include <security/mac/mac_framework.h>
74
75 #ifdef DDB
76 #include <ddb/ddb.h>
77 #endif
78
79 #include <vm/uma.h>
80
81 /*
82  * High level overview of name caching in the VFS layer.
83  *
84  * Originally caching was implemented as part of UFS, later extracted to allow
85  * use by other filesystems. A decision was made to make it optional and
86  * completely detached from the rest of the kernel, which comes with limitations
87  * outlined near the end of this comment block.
88  *
89  * This fundamental choice needs to be revisited. In the meantime, the current
90  * state is described below. Significance of all notable routines is explained
91  * in comments placed above their implementation. Scattered thoroughout the
92  * file are TODO comments indicating shortcomings which can be fixed without
93  * reworking everything (most of the fixes will likely be reusable). Various
94  * details are omitted from this explanation to not clutter the overview, they
95  * have to be checked by reading the code and associated commentary.
96  *
97  * Keep in mind that it's individual path components which are cached, not full
98  * paths. That is, for a fully cached path "foo/bar/baz" there are 3 entries,
99  * one for each name.
100  *
101  * I. Data organization
102  *
103  * Entries are described by "struct namecache" objects and stored in a hash
104  * table. See cache_get_hash for more information.
105  *
106  * "struct vnode" contains pointers to source entries (names which can be found
107  * when traversing through said vnode), destination entries (names of that
108  * vnode (see "Limitations" for a breakdown on the subject) and a pointer to
109  * the parent vnode.
110  *
111  * The (directory vnode; name) tuple reliably determines the target entry if
112  * it exists.
113  *
114  * Since there are no small locks at this time (all are 32 bytes in size on
115  * LP64), the code works around the problem by introducing lock arrays to
116  * protect hash buckets and vnode lists.
117  *
118  * II. Filesystem integration
119  *
120  * Filesystems participating in name caching do the following:
121  * - set vop_lookup routine to vfs_cache_lookup
122  * - set vop_cachedlookup to whatever can perform the lookup if the above fails
123  * - if they support lockless lookup (see below), vop_fplookup_vexec and
124  *   vop_fplookup_symlink are set along with the MNTK_FPLOOKUP flag on the
125  *   mount point
126  * - call cache_purge or cache_vop_* routines to eliminate stale entries as
127  *   applicable
128  * - call cache_enter to add entries depending on the MAKEENTRY flag
129  *
130  * With the above in mind, there are 2 entry points when doing lookups:
131  * - ... -> namei -> cache_fplookup -- this is the default
132  * - ... -> VOP_LOOKUP -> vfs_cache_lookup -- normally only called by namei
133  *   should the above fail
134  *
135  * Example code flow how an entry is added:
136  * ... -> namei -> cache_fplookup -> cache_fplookup_noentry -> VOP_LOOKUP ->
137  * vfs_cache_lookup -> VOP_CACHEDLOOKUP -> ufs_lookup_ino -> cache_enter
138  *
139  * III. Performance considerations
140  *
141  * For lockless case forward lookup avoids any writes to shared areas apart
142  * from the terminal path component. In other words non-modifying lookups of
143  * different files don't suffer any scalability problems in the namecache.
144  * Looking up the same file is limited by VFS and goes beyond the scope of this
145  * file.
146  *
147  * At least on amd64 the single-threaded bottleneck for long paths is hashing
148  * (see cache_get_hash). There are cases where the code issues acquire fence
149  * multiple times, they can be combined on architectures which suffer from it.
150  *
151  * For locked case each encountered vnode has to be referenced and locked in
152  * order to be handed out to the caller (normally that's namei). This
153  * introduces significant hit single-threaded and serialization multi-threaded.
154  *
155  * Reverse lookup (e.g., "getcwd") fully scales provided it is fully cached --
156  * avoids any writes to shared areas to any components.
157  *
158  * Unrelated insertions are partially serialized on updating the global entry
159  * counter and possibly serialized on colliding bucket or vnode locks.
160  *
161  * IV. Observability
162  *
163  * Note not everything has an explicit dtrace probe nor it should have, thus
164  * some of the one-liners below depend on implementation details.
165  *
166  * Examples:
167  *
168  * # Check what lookups failed to be handled in a lockless manner. Column 1 is
169  * # line number, column 2 is status code (see cache_fpl_status)
170  * dtrace -n 'vfs:fplookup:lookup:done { @[arg1, arg2] = count(); }'
171  *
172  * # Lengths of names added by binary name
173  * dtrace -n 'fbt::cache_enter_time:entry { @[execname] = quantize(args[2]->cn_namelen); }'
174  *
175  * # Same as above but only those which exceed 64 characters
176  * dtrace -n 'fbt::cache_enter_time:entry /args[2]->cn_namelen > 64/ { @[execname] = quantize(args[2]->cn_namelen); }'
177  *
178  * # Who is performing lookups with spurious slashes (e.g., "foo//bar") and what
179  * # path is it
180  * dtrace -n 'fbt::cache_fplookup_skip_slashes:entry { @[execname, stringof(args[0]->cnp->cn_pnbuf)] = count(); }'
181  *
182  * V. Limitations and implementation defects
183  *
184  * - since it is possible there is no entry for an open file, tools like
185  *   "procstat" may fail to resolve fd -> vnode -> path to anything
186  * - even if a filesystem adds an entry, it may get purged (e.g., due to memory
187  *   shortage) in which case the above problem applies
188  * - hardlinks are not tracked, thus if a vnode is reachable in more than one
189  *   way, resolving a name may return a different path than the one used to
190  *   open it (even if said path is still valid)
191  * - by default entries are not added for newly created files
192  * - adding an entry may need to evict negative entry first, which happens in 2
193  *   distinct places (evicting on lookup, adding in a later VOP) making it
194  *   impossible to simply reuse it
195  * - there is a simple scheme to evict negative entries as the cache is approaching
196  *   its capacity, but it is very unclear if doing so is a good idea to begin with
197  * - vnodes are subject to being recycled even if target inode is left in memory,
198  *   which loses the name cache entries when it perhaps should not. in case of tmpfs
199  *   names get duplicated -- kept by filesystem itself and namecache separately
200  * - struct namecache has a fixed size and comes in 2 variants, often wasting
201  *   space.  now hard to replace with malloc due to dependence on SMR, which
202  *   requires UMA zones to opt in
203  * - lack of better integration with the kernel also turns nullfs into a layered
204  *   filesystem instead of something which can take advantage of caching
205  *
206  * Appendix A: where is the time lost, expanding on paragraph III
207  *
208  * While some care went into optimizing lookups, there is still plenty of
209  * performance left on the table, most notably from single-threaded standpoint.
210  * Below is a woefully incomplete list of changes which can help.  Ideas are
211  * mostly sketched out, no claim is made all kinks or prerequisites are laid
212  * out.
213  *
214  * Note there is performance lost all over VFS.
215  *
216  * === SMR-only lookup
217  *
218  * For commonly used ops like stat(2), when the terminal vnode *is* cached,
219  * lockless lookup could refrain from refing/locking the found vnode and
220  * instead return while within the SMR section. Then a call to, say,
221  * vop_stat_smr could do the work (or fail with EAGAIN), finally the result
222  * would be validated with seqc not changing. This would be faster
223  * single-threaded as it dodges atomics and would provide full scalability for
224  * multicore uses. This would *not* work for open(2) or other calls which need
225  * the vnode to hang around for the long haul, but would work for aforementioned
226  * stat(2) but also access(2), readlink(2), realpathat(2) and probably more.
227  *
228  * === hotpatching for sdt probes
229  *
230  * They result in *tons* of branches all over with rather regrettable codegen
231  * at times. Removing sdt probes altogether gives over 2% boost in lookup rate.
232  * Reworking the code to patch itself at runtime with asm goto would solve it.
233  * asm goto is fully supported by gcc and clang.
234  *
235  * === copyinstr
236  *
237  * On all architectures it operates one byte at a time, while it could be
238  * word-sized instead thanks to the Mycroft trick.
239  *
240  * API itself is rather pessimal for path lookup, accepting arbitrary sizes and
241  * *optionally* filling in the length parameter.
242  *
243  * Instead a new routine (copyinpath?) could be introduced, demanding a buffer
244  * size which is a multiply of the word (and never zero), with the length
245  * always returned. On top of it the routine could be allowed to transform the
246  * buffer in arbitrary ways, most notably writing past the found length (not to
247  * be confused with writing past buffer size) -- this would allow word-sized
248  * movs while checking for '\0' later.
249  *
250  * === detour through namei
251  *
252  * Currently one suffers being called from namei, which then has to check if
253  * things worked out locklessly. Instead the lockless lookup could be the
254  * actual entry point which calls what is currently namei as a fallback.
255  *
256  * === avoidable branches in cache_can_fplookup
257  *
258  * The cache_fast_lookup_enabled flag check could be hotpatchable (in fact if
259  * this is off, none of fplookup code should execute).
260  *
261  * Both audit and capsicum branches can be combined into one, but it requires
262  * paying off a lot of tech debt first.
263  *
264  * ni_startdir could be indicated with a flag in cn_flags, eliminating the
265  * branch.
266  *
267  * === mount stacks
268  *
269  * Crossing a mount requires checking if perhaps something is mounted on top.
270  * Instead, an additional entry could be added to struct mount with a pointer
271  * to the final mount on the stack. This would be recalculated on each
272  * mount/unmount.
273  *
274  * === root vnodes
275  *
276  * It could become part of the API contract to *always* have a rootvnode set in
277  * mnt_rootvnode. Such vnodes are annotated with VV_ROOT and vnlru would have
278  * to be modified to always skip them.
279  *
280  * === inactive on v_usecount reaching 0
281  *
282  * VOP_NEED_INACTIVE should not exist. Filesystems would indicate need for such
283  * processing with a bit in usecount.
284  *
285  * === v_holdcnt
286  *
287  * Hold count should probably get eliminated, but one can argue it is a useful
288  * feature. Even if so, handling of v_usecount could be decoupled from it --
289  * vnlru et al would consider the vnode not-freeable if has either hold or
290  * usecount on it.
291  *
292  * This would eliminate 2 atomics.
293  */
294
295 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, cache, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
296     "Name cache");
297
298 SDT_PROVIDER_DECLARE(vfs);
299 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, enter, done, "struct vnode *", "char *",
300     "struct vnode *");
301 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, enter, duplicate, "struct vnode *", "char *",
302     "struct vnode *");
303 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, enter_negative, done, "struct vnode *",
304     "char *");
305 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, fullpath_smr, hit, "struct vnode *",
306     "const char *");
307 SDT_PROBE_DEFINE4(vfs, namecache, fullpath_smr, miss, "struct vnode *",
308     "struct namecache *", "int", "int");
309 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, fullpath, entry, "struct vnode *");
310 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, fullpath, hit, "struct vnode *",
311     "char *", "struct vnode *");
312 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, fullpath, miss, "struct vnode *");
313 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, fullpath, return, "int",
314     "struct vnode *", "char *");
315 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, lookup, hit, "struct vnode *", "char *",
316     "struct vnode *");
317 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, lookup, hit__negative,
318     "struct vnode *", "char *");
319 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, lookup, miss, "struct vnode *",
320     "char *");
321 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, removecnp, hit, "struct vnode *",
322     "struct componentname *");
323 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, removecnp, miss, "struct vnode *",
324     "struct componentname *");
325 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, purge, done, "struct vnode *", "size_t", "size_t");
326 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge, batch, "int");
327 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge_negative, done, "struct vnode *");
328 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purgevfs, done, "struct mount *");
329 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, zap, done, "struct vnode *", "char *",
330     "struct vnode *");
331 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, zap_negative, done, "struct vnode *",
332     "char *");
333 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, evict_negative, done, "struct vnode *",
334     "char *");
335 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, symlink, alloc__fail, "size_t");
336
337 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, fplookup, lookup, done, "struct nameidata", "int", "bool");
338 SDT_PROBE_DECLARE(vfs, namei, lookup, entry);
339 SDT_PROBE_DECLARE(vfs, namei, lookup, return);
340
341 static char __read_frequently cache_fast_lookup_enabled = true;
342
343 /*
344  * This structure describes the elements in the cache of recent
345  * names looked up by namei.
346  */
347 struct negstate {
348         u_char neg_flag;
349         u_char neg_hit;
350 };
351 _Static_assert(sizeof(struct negstate) <= sizeof(struct vnode *),
352     "the state must fit in a union with a pointer without growing it");
353
354 struct  namecache {
355         LIST_ENTRY(namecache) nc_src;   /* source vnode list */
356         TAILQ_ENTRY(namecache) nc_dst;  /* destination vnode list */
357         CK_SLIST_ENTRY(namecache) nc_hash;/* hash chain */
358         struct  vnode *nc_dvp;          /* vnode of parent of name */
359         union {
360                 struct  vnode *nu_vp;   /* vnode the name refers to */
361                 struct  negstate nu_neg;/* negative entry state */
362         } n_un;
363         u_char  nc_flag;                /* flag bits */
364         u_char  nc_nlen;                /* length of name */
365         char    nc_name[];              /* segment name + nul */
366 };
367
368 /*
369  * struct namecache_ts repeats struct namecache layout up to the
370  * nc_nlen member.
371  * struct namecache_ts is used in place of struct namecache when time(s) need
372  * to be stored.  The nc_dotdottime field is used when a cache entry is mapping
373  * both a non-dotdot directory name plus dotdot for the directory's
374  * parent.
375  *
376  * See below for alignment requirement.
377  */
378 struct  namecache_ts {
379         struct  timespec nc_time;       /* timespec provided by fs */
380         struct  timespec nc_dotdottime; /* dotdot timespec provided by fs */
381         int     nc_ticks;               /* ticks value when entry was added */
382         int     nc_pad;
383         struct namecache nc_nc;
384 };
385
386 TAILQ_HEAD(cache_freebatch, namecache);
387
388 /*
389  * At least mips n32 performs 64-bit accesses to timespec as found
390  * in namecache_ts and requires them to be aligned. Since others
391  * may be in the same spot suffer a little bit and enforce the
392  * alignment for everyone. Note this is a nop for 64-bit platforms.
393  */
394 #define CACHE_ZONE_ALIGNMENT    UMA_ALIGNOF(time_t)
395
396 /*
397  * TODO: the initial value of CACHE_PATH_CUTOFF was inherited from the
398  * 4.4 BSD codebase. Later on struct namecache was tweaked to become
399  * smaller and the value was bumped to retain the total size, but it
400  * was never re-evaluated for suitability. A simple test counting
401  * lengths during package building shows that the value of 45 covers
402  * about 86% of all added entries, reaching 99% at 65.
403  *
404  * Regardless of the above, use of dedicated zones instead of malloc may be
405  * inducing additional waste. This may be hard to address as said zones are
406  * tied to VFS SMR. Even if retaining them, the current split should be
407  * re-evaluated.
408  */
409 #ifdef __LP64__
410 #define CACHE_PATH_CUTOFF       45
411 #define CACHE_LARGE_PAD         6
412 #else
413 #define CACHE_PATH_CUTOFF       41
414 #define CACHE_LARGE_PAD         2
415 #endif
416
417 #define CACHE_ZONE_SMALL_SIZE           (offsetof(struct namecache, nc_name) + CACHE_PATH_CUTOFF + 1)
418 #define CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE        (offsetof(struct namecache_ts, nc_nc) + CACHE_ZONE_SMALL_SIZE)
419 #define CACHE_ZONE_LARGE_SIZE           (offsetof(struct namecache, nc_name) + NAME_MAX + 1 + CACHE_LARGE_PAD)
420 #define CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE        (offsetof(struct namecache_ts, nc_nc) + CACHE_ZONE_LARGE_SIZE)
421
422 _Static_assert((CACHE_ZONE_SMALL_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
423 _Static_assert((CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
424 _Static_assert((CACHE_ZONE_LARGE_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
425 _Static_assert((CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
426
427 #define nc_vp           n_un.nu_vp
428 #define nc_neg          n_un.nu_neg
429
430 /*
431  * Flags in namecache.nc_flag
432  */
433 #define NCF_WHITE       0x01
434 #define NCF_ISDOTDOT    0x02
435 #define NCF_TS          0x04
436 #define NCF_DTS         0x08
437 #define NCF_DVDROP      0x10
438 #define NCF_NEGATIVE    0x20
439 #define NCF_INVALID     0x40
440 #define NCF_WIP         0x80
441
442 /*
443  * Flags in negstate.neg_flag
444  */
445 #define NEG_HOT         0x01
446
447 static bool     cache_neg_evict_cond(u_long lnumcache);
448
449 /*
450  * Mark an entry as invalid.
451  *
452  * This is called before it starts getting deconstructed.
453  */
454 static void
455 cache_ncp_invalidate(struct namecache *ncp)
456 {
457
458         KASSERT((ncp->nc_flag & NCF_INVALID) == 0,
459             ("%s: entry %p already invalid", __func__, ncp));
460         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag | NCF_INVALID);
461         atomic_thread_fence_rel();
462 }
463
464 /*
465  * Check whether the entry can be safely used.
466  *
467  * All places which elide locks are supposed to call this after they are
468  * done with reading from an entry.
469  */
470 #define cache_ncp_canuse(ncp)   ({                                      \
471         struct namecache *_ncp = (ncp);                                 \
472         u_char _nc_flag;                                                \
473                                                                         \
474         atomic_thread_fence_acq();                                      \
475         _nc_flag = atomic_load_char(&_ncp->nc_flag);                    \
476         __predict_true((_nc_flag & (NCF_INVALID | NCF_WIP)) == 0);      \
477 })
478
479 /*
480  * Like the above but also checks NCF_WHITE.
481  */
482 #define cache_fpl_neg_ncp_canuse(ncp)   ({                              \
483         struct namecache *_ncp = (ncp);                                 \
484         u_char _nc_flag;                                                \
485                                                                         \
486         atomic_thread_fence_acq();                                      \
487         _nc_flag = atomic_load_char(&_ncp->nc_flag);                    \
488         __predict_true((_nc_flag & (NCF_INVALID | NCF_WIP | NCF_WHITE)) == 0);  \
489 })
490
491 VFS_SMR_DECLARE;
492
493 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, param, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
494     "Name cache parameters");
495
496 static u_int __read_mostly      ncsize; /* the size as computed on creation or resizing */
497 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, size, CTLFLAG_RD, &ncsize, 0,
498     "Total namecache capacity");
499
500 u_int ncsizefactor = 2;
501 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, sizefactor, CTLFLAG_RW, &ncsizefactor, 0,
502     "Size factor for namecache");
503
504 static u_long __read_mostly     ncnegfactor = 5; /* ratio of negative entries */
505 SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negfactor, CTLFLAG_RW, &ncnegfactor, 0,
506     "Ratio of negative namecache entries");
507
508 /*
509  * Negative entry % of namecache capacity above which automatic eviction is allowed.
510  *
511  * Check cache_neg_evict_cond for details.
512  */
513 static u_int ncnegminpct = 3;
514
515 static u_int __read_mostly     neg_min; /* the above recomputed against ncsize */
516 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negmin, CTLFLAG_RD, &neg_min, 0,
517     "Negative entry count above which automatic eviction is allowed");
518
519 /*
520  * Structures associated with name caching.
521  */
522 #define NCHHASH(hash) \
523         (&nchashtbl[(hash) & nchash])
524 static __read_mostly CK_SLIST_HEAD(nchashhead, namecache) *nchashtbl;/* Hash Table */
525 static u_long __read_mostly     nchash;                 /* size of hash table */
526 SYSCTL_ULONG(_debug, OID_AUTO, nchash, CTLFLAG_RD, &nchash, 0,
527     "Size of namecache hash table");
528 static u_long __exclusive_cache_line    numneg; /* number of negative entries allocated */
529 static u_long __exclusive_cache_line    numcache;/* number of cache entries allocated */
530
531 struct nchstats nchstats;               /* cache effectiveness statistics */
532
533 static u_int __exclusive_cache_line neg_cycle;
534
535 #define ncneghash       3
536 #define numneglists     (ncneghash + 1)
537
538 struct neglist {
539         struct mtx              nl_evict_lock;
540         struct mtx              nl_lock __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
541         TAILQ_HEAD(, namecache) nl_list;
542         TAILQ_HEAD(, namecache) nl_hotlist;
543         u_long                  nl_hotnum;
544 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
545
546 static struct neglist neglists[numneglists];
547
548 static inline struct neglist *
549 NCP2NEGLIST(struct namecache *ncp)
550 {
551
552         return (&neglists[(((uintptr_t)(ncp) >> 8) & ncneghash)]);
553 }
554
555 static inline struct negstate *
556 NCP2NEGSTATE(struct namecache *ncp)
557 {
558
559         MPASS(atomic_load_char(&ncp->nc_flag) & NCF_NEGATIVE);
560         return (&ncp->nc_neg);
561 }
562
563 #define numbucketlocks (ncbuckethash + 1)
564 static u_int __read_mostly  ncbuckethash;
565 static struct mtx_padalign __read_mostly  *bucketlocks;
566 #define HASH2BUCKETLOCK(hash) \
567         ((struct mtx *)(&bucketlocks[((hash) & ncbuckethash)]))
568
569 #define numvnodelocks (ncvnodehash + 1)
570 static u_int __read_mostly  ncvnodehash;
571 static struct mtx __read_mostly *vnodelocks;
572 static inline struct mtx *
573 VP2VNODELOCK(struct vnode *vp)
574 {
575
576         return (&vnodelocks[(((uintptr_t)(vp) >> 8) & ncvnodehash)]);
577 }
578
579 static void
580 cache_out_ts(struct namecache *ncp, struct timespec *tsp, int *ticksp)
581 {
582         struct namecache_ts *ncp_ts;
583
584         KASSERT((ncp->nc_flag & NCF_TS) != 0 ||
585             (tsp == NULL && ticksp == NULL),
586             ("No NCF_TS"));
587
588         if (tsp == NULL)
589                 return;
590
591         ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
592         *tsp = ncp_ts->nc_time;
593         *ticksp = ncp_ts->nc_ticks;
594 }
595
596 #ifdef DEBUG_CACHE
597 static int __read_mostly        doingcache = 1; /* 1 => enable the cache */
598 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, vfscache, CTLFLAG_RW, &doingcache, 0,
599     "VFS namecache enabled");
600 #endif
601
602 /* Export size information to userland */
603 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, namecache, CTLFLAG_RD, SYSCTL_NULL_INT_PTR,
604     sizeof(struct namecache), "sizeof(struct namecache)");
605
606 /*
607  * The new name cache statistics
608  */
609 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
610     "Name cache statistics");
611
612 #define STATNODE_ULONG(name, varname, descr)                                    \
613         SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_stats, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, 0, descr);
614 #define STATNODE_COUNTER(name, varname, descr)                                  \
615         static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(varname);                               \
616         SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_stats, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, \
617             descr);
618 STATNODE_ULONG(neg, numneg, "Number of negative cache entries");
619 STATNODE_ULONG(count, numcache, "Number of cache entries");
620 STATNODE_COUNTER(heldvnodes, numcachehv, "Number of namecache entries with vnodes held");
621 STATNODE_COUNTER(drops, numdrops, "Number of dropped entries due to reaching the limit");
622 STATNODE_COUNTER(miss, nummiss, "Number of cache misses");
623 STATNODE_COUNTER(misszap, nummisszap, "Number of cache misses we do not want to cache");
624 STATNODE_COUNTER(poszaps, numposzaps,
625     "Number of cache hits (positive) we do not want to cache");
626 STATNODE_COUNTER(poshits, numposhits, "Number of cache hits (positive)");
627 STATNODE_COUNTER(negzaps, numnegzaps,
628     "Number of cache hits (negative) we do not want to cache");
629 STATNODE_COUNTER(neghits, numneghits, "Number of cache hits (negative)");
630 /* These count for vn_getcwd(), too. */
631 STATNODE_COUNTER(fullpathcalls, numfullpathcalls, "Number of fullpath search calls");
632 STATNODE_COUNTER(fullpathfail2, numfullpathfail2,
633     "Number of fullpath search errors (VOP_VPTOCNP failures)");
634 STATNODE_COUNTER(fullpathfail4, numfullpathfail4, "Number of fullpath search errors (ENOMEM)");
635 STATNODE_COUNTER(fullpathfound, numfullpathfound, "Number of successful fullpath calls");
636 STATNODE_COUNTER(symlinktoobig, symlinktoobig, "Number of times symlink did not fit the cache");
637
638 /*
639  * Debug or developer statistics.
640  */
641 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, debug, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
642     "Name cache debugging");
643 #define DEBUGNODE_ULONG(name, varname, descr)                                   \
644         SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_debug, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, 0, descr);
645 static u_long zap_bucket_relock_success;
646 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_relock_success, zap_bucket_relock_success,
647     "Number of successful removals after relocking");
648 static u_long zap_bucket_fail;
649 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_fail, zap_bucket_fail, "");
650 static u_long zap_bucket_fail2;
651 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_fail2, zap_bucket_fail2, "");
652 static u_long cache_lock_vnodes_cel_3_failures;
653 DEBUGNODE_ULONG(vnodes_cel_3_failures, cache_lock_vnodes_cel_3_failures,
654     "Number of times 3-way vnode locking failed");
655
656 static void cache_zap_locked(struct namecache *ncp);
657 static int vn_fullpath_any_smr(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
658     char **retbuf, size_t *buflen, size_t addend);
659 static int vn_fullpath_any(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
660     char **retbuf, size_t *buflen);
661 static int vn_fullpath_dir(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
662     char **retbuf, size_t *len, size_t addend);
663
664 static MALLOC_DEFINE(M_VFSCACHE, "vfscache", "VFS name cache entries");
665
666 static inline void
667 cache_assert_vlp_locked(struct mtx *vlp)
668 {
669
670         if (vlp != NULL)
671                 mtx_assert(vlp, MA_OWNED);
672 }
673
674 static inline void
675 cache_assert_vnode_locked(struct vnode *vp)
676 {
677         struct mtx *vlp;
678
679         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
680         cache_assert_vlp_locked(vlp);
681 }
682
683 /*
684  * Directory vnodes with entries are held for two reasons:
685  * 1. make them less of a target for reclamation in vnlru
686  * 2. suffer smaller performance penalty in locked lookup as requeieing is avoided
687  *
688  * It will be feasible to stop doing it altogether if all filesystems start
689  * supporting lockless lookup.
690  */
691 static void
692 cache_hold_vnode(struct vnode *vp)
693 {
694
695         cache_assert_vnode_locked(vp);
696         VNPASS(LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src), vp);
697         vhold(vp);
698         counter_u64_add(numcachehv, 1);
699 }
700
701 static void
702 cache_drop_vnode(struct vnode *vp)
703 {
704
705         /*
706          * Called after all locks are dropped, meaning we can't assert
707          * on the state of v_cache_src.
708          */
709         vdrop(vp);
710         counter_u64_add(numcachehv, -1);
711 }
712
713 /*
714  * UMA zones.
715  */
716 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_small;
717 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_small_ts;
718 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_large;
719 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_large_ts;
720
721 char *
722 cache_symlink_alloc(size_t size, int flags)
723 {
724
725         if (size < CACHE_ZONE_SMALL_SIZE) {
726                 return (uma_zalloc_smr(cache_zone_small, flags));
727         }
728         if (size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE) {
729                 return (uma_zalloc_smr(cache_zone_large, flags));
730         }
731         counter_u64_add(symlinktoobig, 1);
732         SDT_PROBE1(vfs, namecache, symlink, alloc__fail, size);
733         return (NULL);
734 }
735
736 void
737 cache_symlink_free(char *string, size_t size)
738 {
739
740         MPASS(string != NULL);
741         KASSERT(size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE,
742             ("%s: size %zu too big", __func__, size));
743
744         if (size < CACHE_ZONE_SMALL_SIZE) {
745                 uma_zfree_smr(cache_zone_small, string);
746                 return;
747         }
748         if (size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE) {
749                 uma_zfree_smr(cache_zone_large, string);
750                 return;
751         }
752         __assert_unreachable();
753 }
754
755 static struct namecache *
756 cache_alloc_uma(int len, bool ts)
757 {
758         struct namecache_ts *ncp_ts;
759         struct namecache *ncp;
760
761         if (__predict_false(ts)) {
762                 if (len <= CACHE_PATH_CUTOFF)
763                         ncp_ts = uma_zalloc_smr(cache_zone_small_ts, M_WAITOK);
764                 else
765                         ncp_ts = uma_zalloc_smr(cache_zone_large_ts, M_WAITOK);
766                 ncp = &ncp_ts->nc_nc;
767         } else {
768                 if (len <= CACHE_PATH_CUTOFF)
769                         ncp = uma_zalloc_smr(cache_zone_small, M_WAITOK);
770                 else
771                         ncp = uma_zalloc_smr(cache_zone_large, M_WAITOK);
772         }
773         return (ncp);
774 }
775
776 static void
777 cache_free_uma(struct namecache *ncp)
778 {
779         struct namecache_ts *ncp_ts;
780
781         if (__predict_false(ncp->nc_flag & NCF_TS)) {
782                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
783                 if (ncp->nc_nlen <= CACHE_PATH_CUTOFF)
784                         uma_zfree_smr(cache_zone_small_ts, ncp_ts);
785                 else
786                         uma_zfree_smr(cache_zone_large_ts, ncp_ts);
787         } else {
788                 if (ncp->nc_nlen <= CACHE_PATH_CUTOFF)
789                         uma_zfree_smr(cache_zone_small, ncp);
790                 else
791                         uma_zfree_smr(cache_zone_large, ncp);
792         }
793 }
794
795 static struct namecache *
796 cache_alloc(int len, bool ts)
797 {
798         u_long lnumcache;
799
800         /*
801          * Avoid blowout in namecache entries.
802          *
803          * Bugs:
804          * 1. filesystems may end up trying to add an already existing entry
805          * (for example this can happen after a cache miss during concurrent
806          * lookup), in which case we will call cache_neg_evict despite not
807          * adding anything.
808          * 2. the routine may fail to free anything and no provisions are made
809          * to make it try harder (see the inside for failure modes)
810          * 3. it only ever looks at negative entries.
811          */
812         lnumcache = atomic_fetchadd_long(&numcache, 1) + 1;
813         if (cache_neg_evict_cond(lnumcache)) {
814                 lnumcache = atomic_load_long(&numcache);
815         }
816         if (__predict_false(lnumcache >= ncsize)) {
817                 atomic_subtract_long(&numcache, 1);
818                 counter_u64_add(numdrops, 1);
819                 return (NULL);
820         }
821         return (cache_alloc_uma(len, ts));
822 }
823
824 static void
825 cache_free(struct namecache *ncp)
826 {
827
828         MPASS(ncp != NULL);
829         if ((ncp->nc_flag & NCF_DVDROP) != 0) {
830                 cache_drop_vnode(ncp->nc_dvp);
831         }
832         cache_free_uma(ncp);
833         atomic_subtract_long(&numcache, 1);
834 }
835
836 static void
837 cache_free_batch(struct cache_freebatch *batch)
838 {
839         struct namecache *ncp, *nnp;
840         int i;
841
842         i = 0;
843         if (TAILQ_EMPTY(batch))
844                 goto out;
845         TAILQ_FOREACH_SAFE(ncp, batch, nc_dst, nnp) {
846                 if ((ncp->nc_flag & NCF_DVDROP) != 0) {
847                         cache_drop_vnode(ncp->nc_dvp);
848                 }
849                 cache_free_uma(ncp);
850                 i++;
851         }
852         atomic_subtract_long(&numcache, i);
853 out:
854         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge, batch, i);
855 }
856
857 /*
858  * Hashing.
859  *
860  * The code was made to use FNV in 2001 and this choice needs to be revisited.
861  *
862  * Short summary of the difficulty:
863  * The longest name which can be inserted is NAME_MAX characters in length (or
864  * 255 at the time of writing this comment), while majority of names used in
865  * practice are significantly shorter (mostly below 10). More importantly
866  * majority of lookups performed find names are even shorter than that.
867  *
868  * This poses a problem where hashes which do better than FNV past word size
869  * (or so) tend to come with additional overhead when finalizing the result,
870  * making them noticeably slower for the most commonly used range.
871  *
872  * Consider a path like: /usr/obj/usr/src/sys/amd64/GENERIC/vnode_if.c
873  *
874  * When looking it up the most time consuming part by a large margin (at least
875  * on amd64) is hashing.  Replacing FNV with something which pessimizes short
876  * input would make the slowest part stand out even more.
877  */
878
879 /*
880  * TODO: With the value stored we can do better than computing the hash based
881  * on the address.
882  */
883 static void
884 cache_prehash(struct vnode *vp)
885 {
886
887         vp->v_nchash = fnv_32_buf(&vp, sizeof(vp), FNV1_32_INIT);
888 }
889
890 static uint32_t
891 cache_get_hash(char *name, u_char len, struct vnode *dvp)
892 {
893
894         return (fnv_32_buf(name, len, dvp->v_nchash));
895 }
896
897 static uint32_t
898 cache_get_hash_iter_start(struct vnode *dvp)
899 {
900
901         return (dvp->v_nchash);
902 }
903
904 static uint32_t
905 cache_get_hash_iter(char c, uint32_t hash)
906 {
907
908         return (fnv_32_buf(&c, 1, hash));
909 }
910
911 static uint32_t
912 cache_get_hash_iter_finish(uint32_t hash)
913 {
914
915         return (hash);
916 }
917
918 static inline struct nchashhead *
919 NCP2BUCKET(struct namecache *ncp)
920 {
921         uint32_t hash;
922
923         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen, ncp->nc_dvp);
924         return (NCHHASH(hash));
925 }
926
927 static inline struct mtx *
928 NCP2BUCKETLOCK(struct namecache *ncp)
929 {
930         uint32_t hash;
931
932         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen, ncp->nc_dvp);
933         return (HASH2BUCKETLOCK(hash));
934 }
935
936 #ifdef INVARIANTS
937 static void
938 cache_assert_bucket_locked(struct namecache *ncp)
939 {
940         struct mtx *blp;
941
942         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
943         mtx_assert(blp, MA_OWNED);
944 }
945
946 static void
947 cache_assert_bucket_unlocked(struct namecache *ncp)
948 {
949         struct mtx *blp;
950
951         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
952         mtx_assert(blp, MA_NOTOWNED);
953 }
954 #else
955 #define cache_assert_bucket_locked(x) do { } while (0)
956 #define cache_assert_bucket_unlocked(x) do { } while (0)
957 #endif
958
959 #define cache_sort_vnodes(x, y) _cache_sort_vnodes((void **)(x), (void **)(y))
960 static void
961 _cache_sort_vnodes(void **p1, void **p2)
962 {
963         void *tmp;
964
965         MPASS(*p1 != NULL || *p2 != NULL);
966
967         if (*p1 > *p2) {
968                 tmp = *p2;
969                 *p2 = *p1;
970                 *p1 = tmp;
971         }
972 }
973
974 static void
975 cache_lock_all_buckets(void)
976 {
977         u_int i;
978
979         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
980                 mtx_lock(&bucketlocks[i]);
981 }
982
983 static void
984 cache_unlock_all_buckets(void)
985 {
986         u_int i;
987
988         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
989                 mtx_unlock(&bucketlocks[i]);
990 }
991
992 static void
993 cache_lock_all_vnodes(void)
994 {
995         u_int i;
996
997         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
998                 mtx_lock(&vnodelocks[i]);
999 }
1000
1001 static void
1002 cache_unlock_all_vnodes(void)
1003 {
1004         u_int i;
1005
1006         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
1007                 mtx_unlock(&vnodelocks[i]);
1008 }
1009
1010 static int
1011 cache_trylock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
1012 {
1013
1014         cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
1015
1016         if (vlp1 != NULL) {
1017                 if (!mtx_trylock(vlp1))
1018                         return (EAGAIN);
1019         }
1020         if (!mtx_trylock(vlp2)) {
1021                 if (vlp1 != NULL)
1022                         mtx_unlock(vlp1);
1023                 return (EAGAIN);
1024         }
1025
1026         return (0);
1027 }
1028
1029 static void
1030 cache_lock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
1031 {
1032
1033         MPASS(vlp1 != NULL || vlp2 != NULL);
1034         MPASS(vlp1 <= vlp2);
1035
1036         if (vlp1 != NULL)
1037                 mtx_lock(vlp1);
1038         if (vlp2 != NULL)
1039                 mtx_lock(vlp2);
1040 }
1041
1042 static void
1043 cache_unlock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
1044 {
1045
1046         MPASS(vlp1 != NULL || vlp2 != NULL);
1047
1048         if (vlp1 != NULL)
1049                 mtx_unlock(vlp1);
1050         if (vlp2 != NULL)
1051                 mtx_unlock(vlp2);
1052 }
1053
1054 static int
1055 sysctl_nchstats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1056 {
1057         struct nchstats snap;
1058
1059         if (req->oldptr == NULL)
1060                 return (SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(snap)));
1061
1062         snap = nchstats;
1063         snap.ncs_goodhits = counter_u64_fetch(numposhits);
1064         snap.ncs_neghits = counter_u64_fetch(numneghits);
1065         snap.ncs_badhits = counter_u64_fetch(numposzaps) +
1066             counter_u64_fetch(numnegzaps);
1067         snap.ncs_miss = counter_u64_fetch(nummisszap) +
1068             counter_u64_fetch(nummiss);
1069
1070         return (SYSCTL_OUT(req, &snap, sizeof(snap)));
1071 }
1072 SYSCTL_PROC(_vfs_cache, OID_AUTO, nchstats, CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_RD |
1073     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_nchstats, "LU",
1074     "VFS cache effectiveness statistics");
1075
1076 static void
1077 cache_recalc_neg_min(void)
1078 {
1079
1080         neg_min = (ncsize * ncnegminpct) / 100;
1081 }
1082
1083 static int
1084 sysctl_negminpct(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1085 {
1086         u_int val;
1087         int error;
1088
1089         val = ncnegminpct;
1090         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1091         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1092                 return (error);
1093
1094         if (val == ncnegminpct)
1095                 return (0);
1096         if (val < 0 || val > 99)
1097                 return (EINVAL);
1098         ncnegminpct = val;
1099         cache_recalc_neg_min();
1100         return (0);
1101 }
1102
1103 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negminpct,
1104     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RW, NULL, 0, sysctl_negminpct,
1105     "I", "Negative entry \% of namecache capacity above which automatic eviction is allowed");
1106
1107 #ifdef DEBUG_CACHE
1108 /*
1109  * Grab an atomic snapshot of the name cache hash chain lengths
1110  */
1111 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, hashstat,
1112     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, NULL,
1113     "hash table stats");
1114
1115 static int
1116 sysctl_debug_hashstat_rawnchash(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1117 {
1118         struct nchashhead *ncpp;
1119         struct namecache *ncp;
1120         int i, error, n_nchash, *cntbuf;
1121
1122 retry:
1123         n_nchash = nchash + 1;  /* nchash is max index, not count */
1124         if (req->oldptr == NULL)
1125                 return SYSCTL_OUT(req, 0, n_nchash * sizeof(int));
1126         cntbuf = malloc(n_nchash * sizeof(int), M_TEMP, M_ZERO | M_WAITOK);
1127         cache_lock_all_buckets();
1128         if (n_nchash != nchash + 1) {
1129                 cache_unlock_all_buckets();
1130                 free(cntbuf, M_TEMP);
1131                 goto retry;
1132         }
1133         /* Scan hash tables counting entries */
1134         for (ncpp = nchashtbl, i = 0; i < n_nchash; ncpp++, i++)
1135                 CK_SLIST_FOREACH(ncp, ncpp, nc_hash)
1136                         cntbuf[i]++;
1137         cache_unlock_all_buckets();
1138         for (error = 0, i = 0; i < n_nchash; i++)
1139                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cntbuf[i], sizeof(int))) != 0)
1140                         break;
1141         free(cntbuf, M_TEMP);
1142         return (error);
1143 }
1144 SYSCTL_PROC(_debug_hashstat, OID_AUTO, rawnchash, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD|
1145     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_debug_hashstat_rawnchash, "S,int",
1146     "nchash chain lengths");
1147
1148 static int
1149 sysctl_debug_hashstat_nchash(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1150 {
1151         int error;
1152         struct nchashhead *ncpp;
1153         struct namecache *ncp;
1154         int n_nchash;
1155         int count, maxlength, used, pct;
1156
1157         if (!req->oldptr)
1158                 return SYSCTL_OUT(req, 0, 4 * sizeof(int));
1159
1160         cache_lock_all_buckets();
1161         n_nchash = nchash + 1;  /* nchash is max index, not count */
1162         used = 0;
1163         maxlength = 0;
1164
1165         /* Scan hash tables for applicable entries */
1166         for (ncpp = nchashtbl; n_nchash > 0; n_nchash--, ncpp++) {
1167                 count = 0;
1168                 CK_SLIST_FOREACH(ncp, ncpp, nc_hash) {
1169                         count++;
1170                 }
1171                 if (count)
1172                         used++;
1173                 if (maxlength < count)
1174                         maxlength = count;
1175         }
1176         n_nchash = nchash + 1;
1177         cache_unlock_all_buckets();
1178         pct = (used * 100) / (n_nchash / 100);
1179         error = SYSCTL_OUT(req, &n_nchash, sizeof(n_nchash));
1180         if (error)
1181                 return (error);
1182         error = SYSCTL_OUT(req, &used, sizeof(used));
1183         if (error)
1184                 return (error);
1185         error = SYSCTL_OUT(req, &maxlength, sizeof(maxlength));
1186         if (error)
1187                 return (error);
1188         error = SYSCTL_OUT(req, &pct, sizeof(pct));
1189         if (error)
1190                 return (error);
1191         return (0);
1192 }
1193 SYSCTL_PROC(_debug_hashstat, OID_AUTO, nchash, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD|
1194     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_debug_hashstat_nchash, "I",
1195     "nchash statistics (number of total/used buckets, maximum chain length, usage percentage)");
1196 #endif
1197
1198 /*
1199  * Negative entries management
1200  *
1201  * Various workloads create plenty of negative entries and barely use them
1202  * afterwards. Moreover malicious users can keep performing bogus lookups
1203  * adding even more entries. For example "make tinderbox" as of writing this
1204  * comment ends up with 2.6M namecache entries in total, 1.2M of which are
1205  * negative.
1206  *
1207  * As such, a rather aggressive eviction method is needed. The currently
1208  * employed method is a placeholder.
1209  *
1210  * Entries are split over numneglists separate lists, each of which is further
1211  * split into hot and cold entries. Entries get promoted after getting a hit.
1212  * Eviction happens on addition of new entry.
1213  */
1214 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, neg, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1215     "Name cache negative entry statistics");
1216
1217 SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD, &numneg, 0,
1218     "Number of negative cache entries");
1219
1220 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_created);
1221 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, created, CTLFLAG_RD, &neg_created,
1222     "Number of created negative entries");
1223
1224 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evicted);
1225 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evicted, CTLFLAG_RD, &neg_evicted,
1226     "Number of evicted negative entries");
1227
1228 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_empty);
1229 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_empty, CTLFLAG_RD,
1230     &neg_evict_skipped_empty,
1231     "Number of times evicting failed due to lack of entries");
1232
1233 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_missed);
1234 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_missed, CTLFLAG_RD,
1235     &neg_evict_skipped_missed,
1236     "Number of times evicting failed due to target entry disappearing");
1237
1238 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_contended);
1239 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_contended, CTLFLAG_RD,
1240     &neg_evict_skipped_contended,
1241     "Number of times evicting failed due to contention");
1242
1243 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, hits, CTLFLAG_RD, &numneghits,
1244     "Number of cache hits (negative)");
1245
1246 static int
1247 sysctl_neg_hot(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1248 {
1249         int i, out;
1250
1251         out = 0;
1252         for (i = 0; i < numneglists; i++)
1253                 out += neglists[i].nl_hotnum;
1254
1255         return (SYSCTL_OUT(req, &out, sizeof(out)));
1256 }
1257 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, hot, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RD |
1258     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_neg_hot, "I",
1259     "Number of hot negative entries");
1260
1261 static void
1262 cache_neg_init(struct namecache *ncp)
1263 {
1264         struct negstate *ns;
1265
1266         ncp->nc_flag |= NCF_NEGATIVE;
1267         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1268         ns->neg_flag = 0;
1269         ns->neg_hit = 0;
1270         counter_u64_add(neg_created, 1);
1271 }
1272
1273 #define CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH 2
1274
1275 static bool
1276 cache_neg_hit_prep(struct namecache *ncp)
1277 {
1278         struct negstate *ns;
1279         u_char n;
1280
1281         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1282         n = atomic_load_char(&ns->neg_hit);
1283         for (;;) {
1284                 if (n >= CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH)
1285                         return (false);
1286                 if (atomic_fcmpset_8(&ns->neg_hit, &n, n + 1))
1287                         break;
1288         }
1289         return (n + 1 == CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH);
1290 }
1291
1292 /*
1293  * Nothing to do here but it is provided for completeness as some
1294  * cache_neg_hit_prep callers may end up returning without even
1295  * trying to promote.
1296  */
1297 #define cache_neg_hit_abort(ncp)        do { } while (0)
1298
1299 static void
1300 cache_neg_hit_finish(struct namecache *ncp)
1301 {
1302
1303         SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, hit__negative, ncp->nc_dvp, ncp->nc_name);
1304         counter_u64_add(numneghits, 1);
1305 }
1306
1307 /*
1308  * Move a negative entry to the hot list.
1309  */
1310 static void
1311 cache_neg_promote_locked(struct namecache *ncp)
1312 {
1313         struct neglist *nl;
1314         struct negstate *ns;
1315
1316         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1317         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1318         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1319         if ((ns->neg_flag & NEG_HOT) == 0) {
1320                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1321                 TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1322                 nl->nl_hotnum++;
1323                 ns->neg_flag |= NEG_HOT;
1324         }
1325 }
1326
1327 /*
1328  * Move a hot negative entry to the cold list.
1329  */
1330 static void
1331 cache_neg_demote_locked(struct namecache *ncp)
1332 {
1333         struct neglist *nl;
1334         struct negstate *ns;
1335
1336         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1337         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1338         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1339         MPASS(ns->neg_flag & NEG_HOT);
1340         TAILQ_REMOVE(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1341         TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1342         nl->nl_hotnum--;
1343         ns->neg_flag &= ~NEG_HOT;
1344         atomic_store_char(&ns->neg_hit, 0);
1345 }
1346
1347 /*
1348  * Move a negative entry to the hot list if it matches the lookup.
1349  *
1350  * We have to take locks, but they may be contended and in the worst
1351  * case we may need to go off CPU. We don't want to spin within the
1352  * smr section and we can't block with it. Exiting the section means
1353  * the found entry could have been evicted. We are going to look it
1354  * up again.
1355  */
1356 static bool
1357 cache_neg_promote_cond(struct vnode *dvp, struct componentname *cnp,
1358     struct namecache *oncp, uint32_t hash)
1359 {
1360         struct namecache *ncp;
1361         struct neglist *nl;
1362         u_char nc_flag;
1363
1364         nl = NCP2NEGLIST(oncp);
1365
1366         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1367         /*
1368          * For hash iteration.
1369          */
1370         vfs_smr_enter();
1371
1372         /*
1373          * Avoid all surprises by only succeeding if we got the same entry and
1374          * bailing completely otherwise.
1375          * XXX There are no provisions to keep the vnode around, meaning we may
1376          * end up promoting a negative entry for a *new* vnode and returning
1377          * ENOENT on its account. This is the error we want to return anyway
1378          * and promotion is harmless.
1379          *
1380          * In particular at this point there can be a new ncp which matches the
1381          * search but hashes to a different neglist.
1382          */
1383         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1384                 if (ncp == oncp)
1385                         break;
1386         }
1387
1388         /*
1389          * No match to begin with.
1390          */
1391         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
1392                 goto out_abort;
1393         }
1394
1395         /*
1396          * The newly found entry may be something different...
1397          */
1398         if (!(ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1399             !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))) {
1400                 goto out_abort;
1401         }
1402
1403         /*
1404          * ... and not even negative.
1405          */
1406         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
1407         if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) == 0) {
1408                 goto out_abort;
1409         }
1410
1411         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
1412                 goto out_abort;
1413         }
1414
1415         cache_neg_promote_locked(ncp);
1416         cache_neg_hit_finish(ncp);
1417         vfs_smr_exit();
1418         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1419         return (true);
1420 out_abort:
1421         vfs_smr_exit();
1422         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1423         return (false);
1424 }
1425
1426 static void
1427 cache_neg_promote(struct namecache *ncp)
1428 {
1429         struct neglist *nl;
1430
1431         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1432         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1433         cache_neg_promote_locked(ncp);
1434         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1435 }
1436
1437 static void
1438 cache_neg_insert(struct namecache *ncp)
1439 {
1440         struct neglist *nl;
1441
1442         MPASS(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE);
1443         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1444         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1445         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1446         TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1447         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1448         atomic_add_long(&numneg, 1);
1449 }
1450
1451 static void
1452 cache_neg_remove(struct namecache *ncp)
1453 {
1454         struct neglist *nl;
1455         struct negstate *ns;
1456
1457         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1458         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1459         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1460         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1461         if ((ns->neg_flag & NEG_HOT) != 0) {
1462                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1463                 nl->nl_hotnum--;
1464         } else {
1465                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1466         }
1467         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1468         atomic_subtract_long(&numneg, 1);
1469 }
1470
1471 static struct neglist *
1472 cache_neg_evict_select_list(void)
1473 {
1474         struct neglist *nl;
1475         u_int c;
1476
1477         c = atomic_fetchadd_int(&neg_cycle, 1) + 1;
1478         nl = &neglists[c % numneglists];
1479         if (!mtx_trylock(&nl->nl_evict_lock)) {
1480                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_contended, 1);
1481                 return (NULL);
1482         }
1483         return (nl);
1484 }
1485
1486 static struct namecache *
1487 cache_neg_evict_select_entry(struct neglist *nl)
1488 {
1489         struct namecache *ncp, *lncp;
1490         struct negstate *ns, *lns;
1491         int i;
1492
1493         mtx_assert(&nl->nl_evict_lock, MA_OWNED);
1494         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1495         ncp = TAILQ_FIRST(&nl->nl_list);
1496         if (ncp == NULL)
1497                 return (NULL);
1498         lncp = ncp;
1499         lns = NCP2NEGSTATE(lncp);
1500         for (i = 1; i < 4; i++) {
1501                 ncp = TAILQ_NEXT(ncp, nc_dst);
1502                 if (ncp == NULL)
1503                         break;
1504                 ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1505                 if (ns->neg_hit < lns->neg_hit) {
1506                         lncp = ncp;
1507                         lns = ns;
1508                 }
1509         }
1510         return (lncp);
1511 }
1512
1513 static bool
1514 cache_neg_evict(void)
1515 {
1516         struct namecache *ncp, *ncp2;
1517         struct neglist *nl;
1518         struct vnode *dvp;
1519         struct mtx *dvlp;
1520         struct mtx *blp;
1521         uint32_t hash;
1522         u_char nlen;
1523         bool evicted;
1524
1525         nl = cache_neg_evict_select_list();
1526         if (nl == NULL) {
1527                 return (false);
1528         }
1529
1530         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1531         ncp = TAILQ_FIRST(&nl->nl_hotlist);
1532         if (ncp != NULL) {
1533                 cache_neg_demote_locked(ncp);
1534         }
1535         ncp = cache_neg_evict_select_entry(nl);
1536         if (ncp == NULL) {
1537                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_empty, 1);
1538                 mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1539                 mtx_unlock(&nl->nl_evict_lock);
1540                 return (false);
1541         }
1542         nlen = ncp->nc_nlen;
1543         dvp = ncp->nc_dvp;
1544         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, nlen, dvp);
1545         dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1546         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1547         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1548         mtx_unlock(&nl->nl_evict_lock);
1549         mtx_lock(dvlp);
1550         mtx_lock(blp);
1551         /*
1552          * Note that since all locks were dropped above, the entry may be
1553          * gone or reallocated to be something else.
1554          */
1555         CK_SLIST_FOREACH(ncp2, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1556                 if (ncp2 == ncp && ncp2->nc_dvp == dvp &&
1557                     ncp2->nc_nlen == nlen && (ncp2->nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
1558                         break;
1559         }
1560         if (ncp2 == NULL) {
1561                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_missed, 1);
1562                 ncp = NULL;
1563                 evicted = false;
1564         } else {
1565                 MPASS(dvlp == VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp));
1566                 MPASS(blp == NCP2BUCKETLOCK(ncp));
1567                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, evict_negative, done, ncp->nc_dvp,
1568                     ncp->nc_name);
1569                 cache_zap_locked(ncp);
1570                 counter_u64_add(neg_evicted, 1);
1571                 evicted = true;
1572         }
1573         mtx_unlock(blp);
1574         mtx_unlock(dvlp);
1575         if (ncp != NULL)
1576                 cache_free(ncp);
1577         return (evicted);
1578 }
1579
1580 /*
1581  * Maybe evict a negative entry to create more room.
1582  *
1583  * The ncnegfactor parameter limits what fraction of the total count
1584  * can comprise of negative entries. However, if the cache is just
1585  * warming up this leads to excessive evictions.  As such, ncnegminpct
1586  * (recomputed to neg_min) dictates whether the above should be
1587  * applied.
1588  *
1589  * Try evicting if the cache is close to full capacity regardless of
1590  * other considerations.
1591  */
1592 static bool
1593 cache_neg_evict_cond(u_long lnumcache)
1594 {
1595         u_long lnumneg;
1596
1597         if (ncsize - 1000 < lnumcache)
1598                 goto out_evict;
1599         lnumneg = atomic_load_long(&numneg);
1600         if (lnumneg < neg_min)
1601                 return (false);
1602         if (lnumneg * ncnegfactor < lnumcache)
1603                 return (false);
1604 out_evict:
1605         return (cache_neg_evict());
1606 }
1607
1608 /*
1609  * cache_zap_locked():
1610  *
1611  *   Removes a namecache entry from cache, whether it contains an actual
1612  *   pointer to a vnode or if it is just a negative cache entry.
1613  */
1614 static void
1615 cache_zap_locked(struct namecache *ncp)
1616 {
1617         struct nchashhead *ncpp;
1618         struct vnode *dvp, *vp;
1619
1620         dvp = ncp->nc_dvp;
1621         vp = ncp->nc_vp;
1622
1623         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1624                 cache_assert_vnode_locked(vp);
1625         cache_assert_vnode_locked(dvp);
1626         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1627
1628         cache_ncp_invalidate(ncp);
1629
1630         ncpp = NCP2BUCKET(ncp);
1631         CK_SLIST_REMOVE(ncpp, ncp, namecache, nc_hash);
1632         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)) {
1633                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, zap, done, dvp, ncp->nc_name, vp);
1634                 TAILQ_REMOVE(&vp->v_cache_dst, ncp, nc_dst);
1635                 if (ncp == vp->v_cache_dd) {
1636                         atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, NULL);
1637                 }
1638         } else {
1639                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, zap_negative, done, dvp, ncp->nc_name);
1640                 cache_neg_remove(ncp);
1641         }
1642         if (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) {
1643                 if (ncp == dvp->v_cache_dd) {
1644                         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
1645                 }
1646         } else {
1647                 LIST_REMOVE(ncp, nc_src);
1648                 if (LIST_EMPTY(&dvp->v_cache_src)) {
1649                         ncp->nc_flag |= NCF_DVDROP;
1650                 }
1651         }
1652 }
1653
1654 static void
1655 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(struct namecache *ncp, struct vnode *vp)
1656 {
1657         struct mtx *blp;
1658
1659         MPASS(ncp->nc_dvp == vp);
1660         MPASS(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE);
1661         cache_assert_vnode_locked(vp);
1662
1663         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
1664         mtx_lock(blp);
1665         cache_zap_locked(ncp);
1666         mtx_unlock(blp);
1667 }
1668
1669 static bool
1670 cache_zap_locked_vnode_kl2(struct namecache *ncp, struct vnode *vp,
1671     struct mtx **vlpp)
1672 {
1673         struct mtx *pvlp, *vlp1, *vlp2, *to_unlock;
1674         struct mtx *blp;
1675
1676         MPASS(vp == ncp->nc_dvp || vp == ncp->nc_vp);
1677         cache_assert_vnode_locked(vp);
1678
1679         if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE) {
1680                 if (*vlpp != NULL) {
1681                         mtx_unlock(*vlpp);
1682                         *vlpp = NULL;
1683                 }
1684                 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, vp);
1685                 return (true);
1686         }
1687
1688         pvlp = VP2VNODELOCK(vp);
1689         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
1690         vlp1 = VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp);
1691         vlp2 = VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp);
1692
1693         if (*vlpp == vlp1 || *vlpp == vlp2) {
1694                 to_unlock = *vlpp;
1695                 *vlpp = NULL;
1696         } else {
1697                 if (*vlpp != NULL) {
1698                         mtx_unlock(*vlpp);
1699                         *vlpp = NULL;
1700                 }
1701                 cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
1702                 if (vlp1 == pvlp) {
1703                         mtx_lock(vlp2);
1704                         to_unlock = vlp2;
1705                 } else {
1706                         if (!mtx_trylock(vlp1))
1707                                 goto out_relock;
1708                         to_unlock = vlp1;
1709                 }
1710         }
1711         mtx_lock(blp);
1712         cache_zap_locked(ncp);
1713         mtx_unlock(blp);
1714         if (to_unlock != NULL)
1715                 mtx_unlock(to_unlock);
1716         return (true);
1717
1718 out_relock:
1719         mtx_unlock(vlp2);
1720         mtx_lock(vlp1);
1721         mtx_lock(vlp2);
1722         MPASS(*vlpp == NULL);
1723         *vlpp = vlp1;
1724         return (false);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * If trylocking failed we can get here. We know enough to take all needed locks
1729  * in the right order and re-lookup the entry.
1730  */
1731 static int
1732 cache_zap_unlocked_bucket(struct namecache *ncp, struct componentname *cnp,
1733     struct vnode *dvp, struct mtx *dvlp, struct mtx *vlp, uint32_t hash,
1734     struct mtx *blp)
1735 {
1736         struct namecache *rncp;
1737         struct mtx *rvlp;
1738
1739         cache_assert_bucket_unlocked(ncp);
1740
1741         cache_sort_vnodes(&dvlp, &vlp);
1742         cache_lock_vnodes(dvlp, vlp);
1743         mtx_lock(blp);
1744         CK_SLIST_FOREACH(rncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1745                 if (rncp == ncp && rncp->nc_dvp == dvp &&
1746                     rncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1747                     !bcmp(rncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, rncp->nc_nlen))
1748                         break;
1749         }
1750
1751         if (rncp == NULL)
1752                 goto out_mismatch;
1753
1754         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1755                 rvlp = VP2VNODELOCK(rncp->nc_vp);
1756         else
1757                 rvlp = NULL;
1758         if (rvlp != vlp)
1759                 goto out_mismatch;
1760
1761         cache_zap_locked(rncp);
1762         mtx_unlock(blp);
1763         cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1764         atomic_add_long(&zap_bucket_relock_success, 1);
1765         return (0);
1766
1767 out_mismatch:
1768         mtx_unlock(blp);
1769         cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1770         return (EAGAIN);
1771 }
1772
1773 static int __noinline
1774 cache_zap_locked_bucket(struct namecache *ncp, struct componentname *cnp,
1775     uint32_t hash, struct mtx *blp)
1776 {
1777         struct mtx *dvlp, *vlp;
1778         struct vnode *dvp;
1779
1780         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1781
1782         dvlp = VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp);
1783         vlp = NULL;
1784         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1785                 vlp = VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp);
1786         if (cache_trylock_vnodes(dvlp, vlp) == 0) {
1787                 cache_zap_locked(ncp);
1788                 mtx_unlock(blp);
1789                 cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1790                 return (0);
1791         }
1792
1793         dvp = ncp->nc_dvp;
1794         mtx_unlock(blp);
1795         return (cache_zap_unlocked_bucket(ncp, cnp, dvp, dvlp, vlp, hash, blp));
1796 }
1797
1798 static __noinline int
1799 cache_remove_cnp(struct vnode *dvp, struct componentname *cnp)
1800 {
1801         struct namecache *ncp;
1802         struct mtx *blp;
1803         struct mtx *dvlp, *dvlp2;
1804         uint32_t hash;
1805         int error;
1806
1807         if (cnp->cn_namelen == 2 &&
1808             cnp->cn_nameptr[0] == '.' && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
1809                 dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1810                 dvlp2 = NULL;
1811                 mtx_lock(dvlp);
1812 retry_dotdot:
1813                 ncp = dvp->v_cache_dd;
1814                 if (ncp == NULL) {
1815                         mtx_unlock(dvlp);
1816                         if (dvlp2 != NULL)
1817                                 mtx_unlock(dvlp2);
1818                         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, miss, dvp, cnp);
1819                         return (0);
1820                 }
1821                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
1822                         if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, dvp, &dvlp2))
1823                                 goto retry_dotdot;
1824                         MPASS(dvp->v_cache_dd == NULL);
1825                         mtx_unlock(dvlp);
1826                         if (dvlp2 != NULL)
1827                                 mtx_unlock(dvlp2);
1828                         cache_free(ncp);
1829                 } else {
1830                         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
1831                         mtx_unlock(dvlp);
1832                         if (dvlp2 != NULL)
1833                                 mtx_unlock(dvlp2);
1834                 }
1835                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, hit, dvp, cnp);
1836                 return (1);
1837         }
1838
1839         /*
1840          * XXX note that access here is completely unlocked with no provisions
1841          * to keep the hash allocated. If one is sufficiently unlucky a
1842          * parallel cache resize can reallocate the hash, unmap backing pages
1843          * and cause the empty check below to fault.
1844          *
1845          * Fixing this has epsilon priority, but can be done with no overhead
1846          * for this codepath with sufficient effort.
1847          */
1848         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
1849         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1850 retry:
1851         if (CK_SLIST_EMPTY(NCHHASH(hash)))
1852                 goto out_no_entry;
1853
1854         mtx_lock(blp);
1855
1856         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1857                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1858                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
1859                         break;
1860         }
1861
1862         if (ncp == NULL) {
1863                 mtx_unlock(blp);
1864                 goto out_no_entry;
1865         }
1866
1867         error = cache_zap_locked_bucket(ncp, cnp, hash, blp);
1868         if (__predict_false(error != 0)) {
1869                 atomic_add_long(&zap_bucket_fail, 1);
1870                 goto retry;
1871         }
1872         counter_u64_add(numposzaps, 1);
1873         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, hit, dvp, cnp);
1874         cache_free(ncp);
1875         return (1);
1876 out_no_entry:
1877         counter_u64_add(nummisszap, 1);
1878         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, miss, dvp, cnp);
1879         return (0);
1880 }
1881
1882 static int __noinline
1883 cache_lookup_dot(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1884     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1885 {
1886         int ltype;
1887
1888         *vpp = dvp;
1889         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ".", *vpp);
1890         if (tsp != NULL)
1891                 timespecclear(tsp);
1892         if (ticksp != NULL)
1893                 *ticksp = ticks;
1894         vrefact(*vpp);
1895         /*
1896          * When we lookup "." we still can be asked to lock it
1897          * differently...
1898          */
1899         ltype = cnp->cn_lkflags & LK_TYPE_MASK;
1900         if (ltype != VOP_ISLOCKED(*vpp)) {
1901                 if (ltype == LK_EXCLUSIVE) {
1902                         vn_lock(*vpp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
1903                         if (VN_IS_DOOMED((*vpp))) {
1904                                 /* forced unmount */
1905                                 vrele(*vpp);
1906                                 *vpp = NULL;
1907                                 return (ENOENT);
1908                         }
1909                 } else
1910                         vn_lock(*vpp, LK_DOWNGRADE | LK_RETRY);
1911         }
1912         return (-1);
1913 }
1914
1915 static int __noinline
1916 cache_lookup_dotdot(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1917     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1918 {
1919         struct namecache_ts *ncp_ts;
1920         struct namecache *ncp;
1921         struct mtx *dvlp;
1922         enum vgetstate vs;
1923         int error, ltype;
1924         bool whiteout;
1925
1926         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) != 0);
1927
1928         if ((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0) {
1929                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
1930                 return (0);
1931         }
1932
1933 retry:
1934         dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1935         mtx_lock(dvlp);
1936         ncp = dvp->v_cache_dd;
1937         if (ncp == NULL) {
1938                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, "..");
1939                 mtx_unlock(dvlp);
1940                 return (0);
1941         }
1942         if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
1943                 if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)
1944                         *vpp = NULL;
1945                 else
1946                         *vpp = ncp->nc_vp;
1947         } else
1948                 *vpp = ncp->nc_dvp;
1949         if (*vpp == NULL)
1950                 goto negative_success;
1951         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, "..", *vpp);
1952         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1953         if ((ncp->nc_flag & (NCF_ISDOTDOT | NCF_DTS)) ==
1954             NCF_DTS && tsp != NULL) {
1955                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
1956                 *tsp = ncp_ts->nc_dotdottime;
1957         }
1958
1959         MPASS(dvp != *vpp);
1960         ltype = VOP_ISLOCKED(dvp);
1961         VOP_UNLOCK(dvp);
1962         vs = vget_prep(*vpp);
1963         mtx_unlock(dvlp);
1964         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
1965         vn_lock(dvp, ltype | LK_RETRY);
1966         if (VN_IS_DOOMED(dvp)) {
1967                 if (error == 0)
1968                         vput(*vpp);
1969                 *vpp = NULL;
1970                 return (ENOENT);
1971         }
1972         if (error) {
1973                 *vpp = NULL;
1974                 goto retry;
1975         }
1976         return (-1);
1977 negative_success:
1978         if (__predict_false(cnp->cn_nameiop == CREATE)) {
1979                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
1980                         counter_u64_add(numnegzaps, 1);
1981                         cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, dvp);
1982                         mtx_unlock(dvlp);
1983                         cache_free(ncp);
1984                         return (0);
1985                 }
1986         }
1987
1988         whiteout = (ncp->nc_flag & NCF_WHITE);
1989         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1990         if (cache_neg_hit_prep(ncp))
1991                 cache_neg_promote(ncp);
1992         else
1993                 cache_neg_hit_finish(ncp);
1994         mtx_unlock(dvlp);
1995         if (whiteout)
1996                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
1997         return (ENOENT);
1998 }
1999
2000 /**
2001  * Lookup a name in the name cache
2002  *
2003  * # Arguments
2004  *
2005  * - dvp:       Parent directory in which to search.
2006  * - vpp:       Return argument.  Will contain desired vnode on cache hit.
2007  * - cnp:       Parameters of the name search.  The most interesting bits of
2008  *              the cn_flags field have the following meanings:
2009  *      - MAKEENTRY:    If clear, free an entry from the cache rather than look
2010  *                      it up.
2011  *      - ISDOTDOT:     Must be set if and only if cn_nameptr == ".."
2012  * - tsp:       Return storage for cache timestamp.  On a successful (positive
2013  *              or negative) lookup, tsp will be filled with any timespec that
2014  *              was stored when this cache entry was created.  However, it will
2015  *              be clear for "." entries.
2016  * - ticks:     Return storage for alternate cache timestamp.  On a successful
2017  *              (positive or negative) lookup, it will contain the ticks value
2018  *              that was current when the cache entry was created, unless cnp
2019  *              was ".".
2020  *
2021  * Either both tsp and ticks have to be provided or neither of them.
2022  *
2023  * # Returns
2024  *
2025  * - -1:        A positive cache hit.  vpp will contain the desired vnode.
2026  * - ENOENT:    A negative cache hit, or dvp was recycled out from under us due
2027  *              to a forced unmount.  vpp will not be modified.  If the entry
2028  *              is a whiteout, then the ISWHITEOUT flag will be set in
2029  *              cnp->cn_flags.
2030  * - 0:         A cache miss.  vpp will not be modified.
2031  *
2032  * # Locking
2033  *
2034  * On a cache hit, vpp will be returned locked and ref'd.  If we're looking up
2035  * .., dvp is unlocked.  If we're looking up . an extra ref is taken, but the
2036  * lock is not recursively acquired.
2037  */
2038 static int __noinline
2039 cache_lookup_fallback(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
2040     struct timespec *tsp, int *ticksp)
2041 {
2042         struct namecache *ncp;
2043         struct mtx *blp;
2044         uint32_t hash;
2045         enum vgetstate vs;
2046         int error;
2047         bool whiteout;
2048
2049         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
2050         MPASS((cnp->cn_flags & (MAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY)) != 0);
2051
2052 retry:
2053         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
2054         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2055         mtx_lock(blp);
2056
2057         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
2058                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2059                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
2060                         break;
2061         }
2062
2063         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
2064                 mtx_unlock(blp);
2065                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, cnp->cn_nameptr);
2066                 counter_u64_add(nummiss, 1);
2067                 return (0);
2068         }
2069
2070         if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)
2071                 goto negative_success;
2072
2073         counter_u64_add(numposhits, 1);
2074         *vpp = ncp->nc_vp;
2075         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, *vpp);
2076         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2077         MPASS(dvp != *vpp);
2078         vs = vget_prep(*vpp);
2079         mtx_unlock(blp);
2080         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
2081         if (error) {
2082                 *vpp = NULL;
2083                 goto retry;
2084         }
2085         return (-1);
2086 negative_success:
2087         /*
2088          * We don't get here with regular lookup apart from corner cases.
2089          */
2090         if (__predict_true(cnp->cn_nameiop == CREATE)) {
2091                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
2092                         counter_u64_add(numnegzaps, 1);
2093                         error = cache_zap_locked_bucket(ncp, cnp, hash, blp);
2094                         if (__predict_false(error != 0)) {
2095                                 atomic_add_long(&zap_bucket_fail2, 1);
2096                                 goto retry;
2097                         }
2098                         cache_free(ncp);
2099                         return (0);
2100                 }
2101         }
2102
2103         whiteout = (ncp->nc_flag & NCF_WHITE);
2104         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2105         if (cache_neg_hit_prep(ncp))
2106                 cache_neg_promote(ncp);
2107         else
2108                 cache_neg_hit_finish(ncp);
2109         mtx_unlock(blp);
2110         if (whiteout)
2111                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
2112         return (ENOENT);
2113 }
2114
2115 int
2116 cache_lookup(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
2117     struct timespec *tsp, int *ticksp)
2118 {
2119         struct namecache *ncp;
2120         uint32_t hash;
2121         enum vgetstate vs;
2122         int error;
2123         bool whiteout, neg_promote;
2124         u_short nc_flag;
2125
2126         MPASS((tsp == NULL && ticksp == NULL) || (tsp != NULL && ticksp != NULL));
2127
2128 #ifdef DEBUG_CACHE
2129         if (__predict_false(!doingcache)) {
2130                 cnp->cn_flags &= ~MAKEENTRY;
2131                 return (0);
2132         }
2133 #endif
2134
2135         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
2136                 if (cnp->cn_namelen == 1)
2137                         return (cache_lookup_dot(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2138                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.')
2139                         return (cache_lookup_dotdot(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2140         }
2141
2142         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
2143
2144         if ((cnp->cn_flags & (MAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY)) == 0) {
2145                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
2146                 return (0);
2147         }
2148
2149         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
2150         vfs_smr_enter();
2151
2152         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
2153                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2154                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
2155                         break;
2156         }
2157
2158         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
2159                 vfs_smr_exit();
2160                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, cnp->cn_nameptr);
2161                 counter_u64_add(nummiss, 1);
2162                 return (0);
2163         }
2164
2165         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2166         if (nc_flag & NCF_NEGATIVE)
2167                 goto negative_success;
2168
2169         counter_u64_add(numposhits, 1);
2170         *vpp = ncp->nc_vp;
2171         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, *vpp);
2172         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2173         MPASS(dvp != *vpp);
2174         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
2175                 vfs_smr_exit();
2176                 *vpp = NULL;
2177                 goto out_fallback;
2178         }
2179         vs = vget_prep_smr(*vpp);
2180         vfs_smr_exit();
2181         if (__predict_false(vs == VGET_NONE)) {
2182                 *vpp = NULL;
2183                 goto out_fallback;
2184         }
2185         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
2186         if (error) {
2187                 *vpp = NULL;
2188                 goto out_fallback;
2189         }
2190         return (-1);
2191 negative_success:
2192         if (cnp->cn_nameiop == CREATE) {
2193                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
2194                         vfs_smr_exit();
2195                         goto out_fallback;
2196                 }
2197         }
2198
2199         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2200         whiteout = (atomic_load_char(&ncp->nc_flag) & NCF_WHITE);
2201         neg_promote = cache_neg_hit_prep(ncp);
2202         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
2203                 cache_neg_hit_abort(ncp);
2204                 vfs_smr_exit();
2205                 goto out_fallback;
2206         }
2207         if (neg_promote) {
2208                 vfs_smr_exit();
2209                 if (!cache_neg_promote_cond(dvp, cnp, ncp, hash))
2210                         goto out_fallback;
2211         } else {
2212                 cache_neg_hit_finish(ncp);
2213                 vfs_smr_exit();
2214         }
2215         if (whiteout)
2216                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
2217         return (ENOENT);
2218 out_fallback:
2219         return (cache_lookup_fallback(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2220 }
2221
2222 struct celockstate {
2223         struct mtx *vlp[3];
2224         struct mtx *blp[2];
2225 };
2226 CTASSERT((nitems(((struct celockstate *)0)->vlp) == 3));
2227 CTASSERT((nitems(((struct celockstate *)0)->blp) == 2));
2228
2229 static inline void
2230 cache_celockstate_init(struct celockstate *cel)
2231 {
2232
2233         bzero(cel, sizeof(*cel));
2234 }
2235
2236 static void
2237 cache_lock_vnodes_cel(struct celockstate *cel, struct vnode *vp,
2238     struct vnode *dvp)
2239 {
2240         struct mtx *vlp1, *vlp2;
2241
2242         MPASS(cel->vlp[0] == NULL);
2243         MPASS(cel->vlp[1] == NULL);
2244         MPASS(cel->vlp[2] == NULL);
2245
2246         MPASS(vp != NULL || dvp != NULL);
2247
2248         vlp1 = VP2VNODELOCK(vp);
2249         vlp2 = VP2VNODELOCK(dvp);
2250         cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
2251
2252         if (vlp1 != NULL) {
2253                 mtx_lock(vlp1);
2254                 cel->vlp[0] = vlp1;
2255         }
2256         mtx_lock(vlp2);
2257         cel->vlp[1] = vlp2;
2258 }
2259
2260 static void
2261 cache_unlock_vnodes_cel(struct celockstate *cel)
2262 {
2263
2264         MPASS(cel->vlp[0] != NULL || cel->vlp[1] != NULL);
2265
2266         if (cel->vlp[0] != NULL)
2267                 mtx_unlock(cel->vlp[0]);
2268         if (cel->vlp[1] != NULL)
2269                 mtx_unlock(cel->vlp[1]);
2270         if (cel->vlp[2] != NULL)
2271                 mtx_unlock(cel->vlp[2]);
2272 }
2273
2274 static bool
2275 cache_lock_vnodes_cel_3(struct celockstate *cel, struct vnode *vp)
2276 {
2277         struct mtx *vlp;
2278         bool ret;
2279
2280         cache_assert_vlp_locked(cel->vlp[0]);
2281         cache_assert_vlp_locked(cel->vlp[1]);
2282         MPASS(cel->vlp[2] == NULL);
2283
2284         MPASS(vp != NULL);
2285         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2286
2287         ret = true;
2288         if (vlp >= cel->vlp[1]) {
2289                 mtx_lock(vlp);
2290         } else {
2291                 if (mtx_trylock(vlp))
2292                         goto out;
2293                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2294                 atomic_add_long(&cache_lock_vnodes_cel_3_failures, 1);
2295                 if (vlp < cel->vlp[0]) {
2296                         mtx_lock(vlp);
2297                         mtx_lock(cel->vlp[0]);
2298                         mtx_lock(cel->vlp[1]);
2299                 } else {
2300                         if (cel->vlp[0] != NULL)
2301                                 mtx_lock(cel->vlp[0]);
2302                         mtx_lock(vlp);
2303                         mtx_lock(cel->vlp[1]);
2304                 }
2305                 ret = false;
2306         }
2307 out:
2308         cel->vlp[2] = vlp;
2309         return (ret);
2310 }
2311
2312 static void
2313 cache_lock_buckets_cel(struct celockstate *cel, struct mtx *blp1,
2314     struct mtx *blp2)
2315 {
2316
2317         MPASS(cel->blp[0] == NULL);
2318         MPASS(cel->blp[1] == NULL);
2319
2320         cache_sort_vnodes(&blp1, &blp2);
2321
2322         if (blp1 != NULL) {
2323                 mtx_lock(blp1);
2324                 cel->blp[0] = blp1;
2325         }
2326         mtx_lock(blp2);
2327         cel->blp[1] = blp2;
2328 }
2329
2330 static void
2331 cache_unlock_buckets_cel(struct celockstate *cel)
2332 {
2333
2334         if (cel->blp[0] != NULL)
2335                 mtx_unlock(cel->blp[0]);
2336         mtx_unlock(cel->blp[1]);
2337 }
2338
2339 /*
2340  * Lock part of the cache affected by the insertion.
2341  *
2342  * This means vnodelocks for dvp, vp and the relevant bucketlock.
2343  * However, insertion can result in removal of an old entry. In this
2344  * case we have an additional vnode and bucketlock pair to lock.
2345  *
2346  * That is, in the worst case we have to lock 3 vnodes and 2 bucketlocks, while
2347  * preserving the locking order (smaller address first).
2348  */
2349 static void
2350 cache_enter_lock(struct celockstate *cel, struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2351     uint32_t hash)
2352 {
2353         struct namecache *ncp;
2354         struct mtx *blps[2];
2355         u_char nc_flag;
2356
2357         blps[0] = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2358         for (;;) {
2359                 blps[1] = NULL;
2360                 cache_lock_vnodes_cel(cel, dvp, vp);
2361                 if (vp == NULL || vp->v_type != VDIR)
2362                         break;
2363                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&vp->v_cache_dd);
2364                 if (ncp == NULL)
2365                         break;
2366                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2367                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
2368                         break;
2369                 MPASS(ncp->nc_dvp == vp);
2370                 blps[1] = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
2371                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2372                         break;
2373                 if (cache_lock_vnodes_cel_3(cel, ncp->nc_vp))
2374                         break;
2375                 /*
2376                  * All vnodes got re-locked. Re-validate the state and if
2377                  * nothing changed we are done. Otherwise restart.
2378                  */
2379                 if (ncp == vp->v_cache_dd &&
2380                     (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0 &&
2381                     blps[1] == NCP2BUCKETLOCK(ncp) &&
2382                     VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp) == cel->vlp[2])
2383                         break;
2384                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2385                 cel->vlp[0] = NULL;
2386                 cel->vlp[1] = NULL;
2387                 cel->vlp[2] = NULL;
2388         }
2389         cache_lock_buckets_cel(cel, blps[0], blps[1]);
2390 }
2391
2392 static void
2393 cache_enter_lock_dd(struct celockstate *cel, struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2394     uint32_t hash)
2395 {
2396         struct namecache *ncp;
2397         struct mtx *blps[2];
2398         u_char nc_flag;
2399
2400         blps[0] = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2401         for (;;) {
2402                 blps[1] = NULL;
2403                 cache_lock_vnodes_cel(cel, dvp, vp);
2404                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&dvp->v_cache_dd);
2405                 if (ncp == NULL)
2406                         break;
2407                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2408                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
2409                         break;
2410                 MPASS(ncp->nc_dvp == dvp);
2411                 blps[1] = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
2412                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2413                         break;
2414                 if (cache_lock_vnodes_cel_3(cel, ncp->nc_vp))
2415                         break;
2416                 if (ncp == dvp->v_cache_dd &&
2417                     (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0 &&
2418                     blps[1] == NCP2BUCKETLOCK(ncp) &&
2419                     VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp) == cel->vlp[2])
2420                         break;
2421                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2422                 cel->vlp[0] = NULL;
2423                 cel->vlp[1] = NULL;
2424                 cel->vlp[2] = NULL;
2425         }
2426         cache_lock_buckets_cel(cel, blps[0], blps[1]);
2427 }
2428
2429 static void
2430 cache_enter_unlock(struct celockstate *cel)
2431 {
2432
2433         cache_unlock_buckets_cel(cel);
2434         cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2435 }
2436
2437 static void __noinline
2438 cache_enter_dotdot_prep(struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2439     struct componentname *cnp)
2440 {
2441         struct celockstate cel;
2442         struct namecache *ncp;
2443         uint32_t hash;
2444         int len;
2445
2446         if (atomic_load_ptr(&dvp->v_cache_dd) == NULL)
2447                 return;
2448         len = cnp->cn_namelen;
2449         cache_celockstate_init(&cel);
2450         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, len, dvp);
2451         cache_enter_lock_dd(&cel, dvp, vp, hash);
2452         ncp = dvp->v_cache_dd;
2453         if (ncp != NULL && (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT)) {
2454                 KASSERT(ncp->nc_dvp == dvp, ("wrong isdotdot parent"));
2455                 cache_zap_locked(ncp);
2456         } else {
2457                 ncp = NULL;
2458         }
2459         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
2460         cache_enter_unlock(&cel);
2461         if (ncp != NULL)
2462                 cache_free(ncp);
2463 }
2464
2465 /*
2466  * Add an entry to the cache.
2467  */
2468 void
2469 cache_enter_time(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp,
2470     struct timespec *tsp, struct timespec *dtsp)
2471 {
2472         struct celockstate cel;
2473         struct namecache *ncp, *n2, *ndd;
2474         struct namecache_ts *ncp_ts;
2475         struct nchashhead *ncpp;
2476         uint32_t hash;
2477         int flag;
2478         int len;
2479
2480         KASSERT(cnp->cn_namelen <= NAME_MAX,
2481             ("%s: passed len %ld exceeds NAME_MAX (%d)", __func__, cnp->cn_namelen,
2482             NAME_MAX));
2483         VNPASS(!VN_IS_DOOMED(dvp), dvp);
2484         VNPASS(dvp->v_type != VNON, dvp);
2485         if (vp != NULL) {
2486                 VNPASS(!VN_IS_DOOMED(vp), vp);
2487                 VNPASS(vp->v_type != VNON, vp);
2488         }
2489         if (cnp->cn_namelen == 1 && cnp->cn_nameptr[0] == '.') {
2490                 KASSERT(dvp == vp,
2491                     ("%s: different vnodes for dot entry (%p; %p)\n", __func__,
2492                     dvp, vp));
2493         } else {
2494                 KASSERT(dvp != vp,
2495                     ("%s: same vnode for non-dot entry [%s] (%p)\n", __func__,
2496                     cnp->cn_nameptr, dvp));
2497         }
2498
2499 #ifdef DEBUG_CACHE
2500         if (__predict_false(!doingcache))
2501                 return;
2502 #endif
2503
2504         flag = 0;
2505         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
2506                 if (cnp->cn_namelen == 1)
2507                         return;
2508                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
2509                         cache_enter_dotdot_prep(dvp, vp, cnp);
2510                         flag = NCF_ISDOTDOT;
2511                 }
2512         }
2513
2514         ncp = cache_alloc(cnp->cn_namelen, tsp != NULL);
2515         if (ncp == NULL)
2516                 return;
2517
2518         cache_celockstate_init(&cel);
2519         ndd = NULL;
2520         ncp_ts = NULL;
2521
2522         /*
2523          * Calculate the hash key and setup as much of the new
2524          * namecache entry as possible before acquiring the lock.
2525          */
2526         ncp->nc_flag = flag | NCF_WIP;
2527         ncp->nc_vp = vp;
2528         if (vp == NULL)
2529                 cache_neg_init(ncp);
2530         ncp->nc_dvp = dvp;
2531         if (tsp != NULL) {
2532                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
2533                 ncp_ts->nc_time = *tsp;
2534                 ncp_ts->nc_ticks = ticks;
2535                 ncp_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_TS;
2536                 if (dtsp != NULL) {
2537                         ncp_ts->nc_dotdottime = *dtsp;
2538                         ncp_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_DTS;
2539                 }
2540         }
2541         len = ncp->nc_nlen = cnp->cn_namelen;
2542         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, len, dvp);
2543         memcpy(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, len);
2544         ncp->nc_name[len] = '\0';
2545         cache_enter_lock(&cel, dvp, vp, hash);
2546
2547         /*
2548          * See if this vnode or negative entry is already in the cache
2549          * with this name.  This can happen with concurrent lookups of
2550          * the same path name.
2551          */
2552         ncpp = NCHHASH(hash);
2553         CK_SLIST_FOREACH(n2, ncpp, nc_hash) {
2554                 if (n2->nc_dvp == dvp &&
2555                     n2->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2556                     !bcmp(n2->nc_name, cnp->cn_nameptr, n2->nc_nlen)) {
2557                         MPASS(cache_ncp_canuse(n2));
2558                         if ((n2->nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2559                                 KASSERT(vp == NULL,
2560                                     ("%s: found entry pointing to a different vnode (%p != %p) ; name [%s]",
2561                                     __func__, NULL, vp, cnp->cn_nameptr));
2562                         else
2563                                 KASSERT(n2->nc_vp == vp,
2564                                     ("%s: found entry pointing to a different vnode (%p != %p) ; name [%s]",
2565                                     __func__, n2->nc_vp, vp, cnp->cn_nameptr));
2566                         /*
2567                          * Entries are supposed to be immutable unless in the
2568                          * process of getting destroyed. Accommodating for
2569                          * changing timestamps is possible but not worth it.
2570                          * This should be harmless in terms of correctness, in
2571                          * the worst case resulting in an earlier expiration.
2572                          * Alternatively, the found entry can be replaced
2573                          * altogether.
2574                          */
2575                         MPASS((n2->nc_flag & (NCF_TS | NCF_DTS)) == (ncp->nc_flag & (NCF_TS | NCF_DTS)));
2576 #if 0
2577                         if (tsp != NULL) {
2578                                 KASSERT((n2->nc_flag & NCF_TS) != 0,
2579                                     ("no NCF_TS"));
2580                                 n2_ts = __containerof(n2, struct namecache_ts, nc_nc);
2581                                 n2_ts->nc_time = ncp_ts->nc_time;
2582                                 n2_ts->nc_ticks = ncp_ts->nc_ticks;
2583                                 if (dtsp != NULL) {
2584                                         n2_ts->nc_dotdottime = ncp_ts->nc_dotdottime;
2585                                         n2_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_DTS;
2586                                 }
2587                         }
2588 #endif
2589                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, enter, duplicate, dvp, ncp->nc_name,
2590                             vp);
2591                         goto out_unlock_free;
2592                 }
2593         }
2594
2595         if (flag == NCF_ISDOTDOT) {
2596                 /*
2597                  * See if we are trying to add .. entry, but some other lookup
2598                  * has populated v_cache_dd pointer already.
2599                  */
2600                 if (dvp->v_cache_dd != NULL)
2601                         goto out_unlock_free;
2602                 KASSERT(vp == NULL || vp->v_type == VDIR,
2603                     ("wrong vnode type %p", vp));
2604                 atomic_thread_fence_rel();
2605                 atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, ncp);
2606         }
2607
2608         if (vp != NULL) {
2609                 if (flag != NCF_ISDOTDOT) {
2610                         /*
2611                          * For this case, the cache entry maps both the
2612                          * directory name in it and the name ".." for the
2613                          * directory's parent.
2614                          */
2615                         if ((ndd = vp->v_cache_dd) != NULL) {
2616                                 if ((ndd->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0)
2617                                         cache_zap_locked(ndd);
2618                                 else
2619                                         ndd = NULL;
2620                         }
2621                         atomic_thread_fence_rel();
2622                         atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, ncp);
2623                 } else if (vp->v_type != VDIR) {
2624                         if (vp->v_cache_dd != NULL) {
2625                                 atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, NULL);
2626                         }
2627                 }
2628         }
2629
2630         if (flag != NCF_ISDOTDOT) {
2631                 if (LIST_EMPTY(&dvp->v_cache_src)) {
2632                         cache_hold_vnode(dvp);
2633                 }
2634                 LIST_INSERT_HEAD(&dvp->v_cache_src, ncp, nc_src);
2635         }
2636
2637         /*
2638          * If the entry is "negative", we place it into the
2639          * "negative" cache queue, otherwise, we place it into the
2640          * destination vnode's cache entries queue.
2641          */
2642         if (vp != NULL) {
2643                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vp->v_cache_dst, ncp, nc_dst);
2644                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, enter, done, dvp, ncp->nc_name,
2645                     vp);
2646         } else {
2647                 if (cnp->cn_flags & ISWHITEOUT)
2648                         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag | NCF_WHITE);
2649                 cache_neg_insert(ncp);
2650                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, enter_negative, done, dvp,
2651                     ncp->nc_name);
2652         }
2653
2654         /*
2655          * Insert the new namecache entry into the appropriate chain
2656          * within the cache entries table.
2657          */
2658         CK_SLIST_INSERT_HEAD(ncpp, ncp, nc_hash);
2659
2660         atomic_thread_fence_rel();
2661         /*
2662          * Mark the entry as fully constructed.
2663          * It is immutable past this point until its removal.
2664          */
2665         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag & ~NCF_WIP);
2666
2667         cache_enter_unlock(&cel);
2668         if (ndd != NULL)
2669                 cache_free(ndd);
2670         return;
2671 out_unlock_free:
2672         cache_enter_unlock(&cel);
2673         cache_free(ncp);
2674         return;
2675 }
2676
2677 /*
2678  * A variant of the above accepting flags.
2679  *
2680  * - VFS_CACHE_DROPOLD -- if a conflicting entry is found, drop it.
2681  *
2682  * TODO: this routine is a hack. It blindly removes the old entry, even if it
2683  * happens to match and it is doing it in an inefficient manner. It was added
2684  * to accommodate NFS which runs into a case where the target for a given name
2685  * may change from under it. Note this does nothing to solve the following
2686  * race: 2 callers of cache_enter_time_flags pass a different target vnode for
2687  * the same [dvp, cnp]. It may be argued that code doing this is broken.
2688  */
2689 void
2690 cache_enter_time_flags(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp,
2691     struct timespec *tsp, struct timespec *dtsp, int flags)
2692 {
2693
2694         MPASS((flags & ~(VFS_CACHE_DROPOLD)) == 0);
2695
2696         if (flags & VFS_CACHE_DROPOLD)
2697                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
2698         cache_enter_time(dvp, vp, cnp, tsp, dtsp);
2699 }
2700
2701 static u_long
2702 cache_roundup_2(u_long val)
2703 {
2704         u_long res;
2705
2706         for (res = 1; res <= val; res <<= 1)
2707                 continue;
2708
2709         return (res);
2710 }
2711
2712 static struct nchashhead *
2713 nchinittbl(u_long elements, u_long *hashmask)
2714 {
2715         struct nchashhead *hashtbl;
2716         u_long hashsize, i;
2717
2718         hashsize = cache_roundup_2(elements) / 2;
2719
2720         hashtbl = malloc(hashsize * sizeof(*hashtbl), M_VFSCACHE, M_WAITOK);
2721         for (i = 0; i < hashsize; i++)
2722                 CK_SLIST_INIT(&hashtbl[i]);
2723         *hashmask = hashsize - 1;
2724         return (hashtbl);
2725 }
2726
2727 static void
2728 ncfreetbl(struct nchashhead *hashtbl)
2729 {
2730
2731         free(hashtbl, M_VFSCACHE);
2732 }
2733
2734 /*
2735  * Name cache initialization, from vfs_init() when we are booting
2736  */
2737 static void
2738 nchinit(void *dummy __unused)
2739 {
2740         u_int i;
2741
2742         cache_zone_small = uma_zcreate("S VFS Cache", CACHE_ZONE_SMALL_SIZE,
2743             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2744         cache_zone_small_ts = uma_zcreate("STS VFS Cache", CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE,
2745             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2746         cache_zone_large = uma_zcreate("L VFS Cache", CACHE_ZONE_LARGE_SIZE,
2747             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2748         cache_zone_large_ts = uma_zcreate("LTS VFS Cache", CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE,
2749             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2750
2751         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_small);
2752         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_small_ts);
2753         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_large);
2754         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_large_ts);
2755
2756         ncsize = desiredvnodes * ncsizefactor;
2757         cache_recalc_neg_min();
2758         nchashtbl = nchinittbl(desiredvnodes * 2, &nchash);
2759         ncbuckethash = cache_roundup_2(mp_ncpus * mp_ncpus) - 1;
2760         if (ncbuckethash < 7) /* arbitrarily chosen to avoid having one lock */
2761                 ncbuckethash = 7;
2762         if (ncbuckethash > nchash)
2763                 ncbuckethash = nchash;
2764         bucketlocks = malloc(sizeof(*bucketlocks) * numbucketlocks, M_VFSCACHE,
2765             M_WAITOK | M_ZERO);
2766         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
2767                 mtx_init(&bucketlocks[i], "ncbuc", NULL, MTX_DUPOK | MTX_RECURSE);
2768         ncvnodehash = ncbuckethash;
2769         vnodelocks = malloc(sizeof(*vnodelocks) * numvnodelocks, M_VFSCACHE,
2770             M_WAITOK | M_ZERO);
2771         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
2772                 mtx_init(&vnodelocks[i], "ncvn", NULL, MTX_DUPOK | MTX_RECURSE);
2773
2774         for (i = 0; i < numneglists; i++) {
2775                 mtx_init(&neglists[i].nl_evict_lock, "ncnege", NULL, MTX_DEF);
2776                 mtx_init(&neglists[i].nl_lock, "ncnegl", NULL, MTX_DEF);
2777                 TAILQ_INIT(&neglists[i].nl_list);
2778                 TAILQ_INIT(&neglists[i].nl_hotlist);
2779         }
2780 }
2781 SYSINIT(vfs, SI_SUB_VFS, SI_ORDER_SECOND, nchinit, NULL);
2782
2783 void
2784 cache_vnode_init(struct vnode *vp)
2785 {
2786
2787         LIST_INIT(&vp->v_cache_src);
2788         TAILQ_INIT(&vp->v_cache_dst);
2789         vp->v_cache_dd = NULL;
2790         cache_prehash(vp);
2791 }
2792
2793 /*
2794  * Induce transient cache misses for lockless operation in cache_lookup() by
2795  * using a temporary hash table.
2796  *
2797  * This will force a fs lookup.
2798  *
2799  * Synchronisation is done in 2 steps, calling vfs_smr_synchronize each time
2800  * to observe all CPUs not performing the lookup.
2801  */
2802 static void
2803 cache_changesize_set_temp(struct nchashhead *temptbl, u_long temphash)
2804 {
2805
2806         MPASS(temphash < nchash);
2807         /*
2808          * Change the size. The new size is smaller and can safely be used
2809          * against the existing table. All lookups which now hash wrong will
2810          * result in a cache miss, which all callers are supposed to know how
2811          * to handle.
2812          */
2813         atomic_store_long(&nchash, temphash);
2814         atomic_thread_fence_rel();
2815         vfs_smr_synchronize();
2816         /*
2817          * At this point everyone sees the updated hash value, but they still
2818          * see the old table.
2819          */
2820         atomic_store_ptr(&nchashtbl, temptbl);
2821         atomic_thread_fence_rel();
2822         vfs_smr_synchronize();
2823         /*
2824          * At this point everyone sees the updated table pointer and size pair.
2825          */
2826 }
2827
2828 /*
2829  * Set the new hash table.
2830  *
2831  * Similarly to cache_changesize_set_temp(), this has to synchronize against
2832  * lockless operation in cache_lookup().
2833  */
2834 static void
2835 cache_changesize_set_new(struct nchashhead *new_tbl, u_long new_hash)
2836 {
2837
2838         MPASS(nchash < new_hash);
2839         /*
2840          * Change the pointer first. This wont result in out of bounds access
2841          * since the temporary table is guaranteed to be smaller.
2842          */
2843         atomic_store_ptr(&nchashtbl, new_tbl);
2844         atomic_thread_fence_rel();
2845         vfs_smr_synchronize();
2846         /*
2847          * At this point everyone sees the updated pointer value, but they
2848          * still see the old size.
2849          */
2850         atomic_store_long(&nchash, new_hash);
2851         atomic_thread_fence_rel();
2852         vfs_smr_synchronize();
2853         /*
2854          * At this point everyone sees the updated table pointer and size pair.
2855          */
2856 }
2857
2858 void
2859 cache_changesize(u_long newmaxvnodes)
2860 {
2861         struct nchashhead *new_nchashtbl, *old_nchashtbl, *temptbl;
2862         u_long new_nchash, old_nchash, temphash;
2863         struct namecache *ncp;
2864         uint32_t hash;
2865         u_long newncsize;
2866         u_long i;
2867
2868         newncsize = newmaxvnodes * ncsizefactor;
2869         newmaxvnodes = cache_roundup_2(newmaxvnodes * 2);
2870         if (newmaxvnodes < numbucketlocks)
2871                 newmaxvnodes = numbucketlocks;
2872
2873         new_nchashtbl = nchinittbl(newmaxvnodes, &new_nchash);
2874         /* If same hash table size, nothing to do */
2875         if (nchash == new_nchash) {
2876                 ncfreetbl(new_nchashtbl);
2877                 return;
2878         }
2879
2880         temptbl = nchinittbl(1, &temphash);
2881
2882         /*
2883          * Move everything from the old hash table to the new table.
2884          * None of the namecache entries in the table can be removed
2885          * because to do so, they have to be removed from the hash table.
2886          */
2887         cache_lock_all_vnodes();
2888         cache_lock_all_buckets();
2889         old_nchashtbl = nchashtbl;
2890         old_nchash = nchash;
2891         cache_changesize_set_temp(temptbl, temphash);
2892         for (i = 0; i <= old_nchash; i++) {
2893                 while ((ncp = CK_SLIST_FIRST(&old_nchashtbl[i])) != NULL) {
2894                         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen,
2895                             ncp->nc_dvp);
2896                         CK_SLIST_REMOVE(&old_nchashtbl[i], ncp, namecache, nc_hash);
2897                         CK_SLIST_INSERT_HEAD(&new_nchashtbl[hash & new_nchash], ncp, nc_hash);
2898                 }
2899         }
2900         ncsize = newncsize;
2901         cache_recalc_neg_min();
2902         cache_changesize_set_new(new_nchashtbl, new_nchash);
2903         cache_unlock_all_buckets();
2904         cache_unlock_all_vnodes();
2905         ncfreetbl(old_nchashtbl);
2906         ncfreetbl(temptbl);
2907 }
2908
2909 /*
2910  * Remove all entries from and to a particular vnode.
2911  */
2912 static void
2913 cache_purge_impl(struct vnode *vp)
2914 {
2915         struct cache_freebatch batch;
2916         struct namecache *ncp;
2917         struct mtx *vlp, *vlp2;
2918
2919         TAILQ_INIT(&batch);
2920         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2921         vlp2 = NULL;
2922         mtx_lock(vlp);
2923 retry:
2924         while (!LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src)) {
2925                 ncp = LIST_FIRST(&vp->v_cache_src);
2926                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2927                         goto retry;
2928                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2929         }
2930         while (!TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst)) {
2931                 ncp = TAILQ_FIRST(&vp->v_cache_dst);
2932                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2933                         goto retry;
2934                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2935         }
2936         ncp = vp->v_cache_dd;
2937         if (ncp != NULL) {
2938                 KASSERT(ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT,
2939                    ("lost dotdot link"));
2940                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2941                         goto retry;
2942                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2943         }
2944         KASSERT(vp->v_cache_dd == NULL, ("incomplete purge"));
2945         mtx_unlock(vlp);
2946         if (vlp2 != NULL)
2947                 mtx_unlock(vlp2);
2948         cache_free_batch(&batch);
2949 }
2950
2951 /*
2952  * Opportunistic check to see if there is anything to do.
2953  */
2954 static bool
2955 cache_has_entries(struct vnode *vp)
2956 {
2957
2958         if (LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src) && TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst) &&
2959             atomic_load_ptr(&vp->v_cache_dd) == NULL)
2960                 return (false);
2961         return (true);
2962 }
2963
2964 void
2965 cache_purge(struct vnode *vp)
2966 {
2967
2968         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge, done, vp);
2969         if (!cache_has_entries(vp))
2970                 return;
2971         cache_purge_impl(vp);
2972 }
2973
2974 /*
2975  * Only to be used by vgone.
2976  */
2977 void
2978 cache_purge_vgone(struct vnode *vp)
2979 {
2980         struct mtx *vlp;
2981
2982         VNPASS(VN_IS_DOOMED(vp), vp);
2983         if (cache_has_entries(vp)) {
2984                 cache_purge_impl(vp);
2985                 return;
2986         }
2987
2988         /*
2989          * Serialize against a potential thread doing cache_purge.
2990          */
2991         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2992         mtx_wait_unlocked(vlp);
2993         if (cache_has_entries(vp)) {
2994                 cache_purge_impl(vp);
2995                 return;
2996         }
2997         return;
2998 }
2999
3000 /*
3001  * Remove all negative entries for a particular directory vnode.
3002  */
3003 void
3004 cache_purge_negative(struct vnode *vp)
3005 {
3006         struct cache_freebatch batch;
3007         struct namecache *ncp, *nnp;
3008         struct mtx *vlp;
3009
3010         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge_negative, done, vp);
3011         if (LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src))
3012                 return;
3013         TAILQ_INIT(&batch);
3014         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3015         mtx_lock(vlp);
3016         LIST_FOREACH_SAFE(ncp, &vp->v_cache_src, nc_src, nnp) {
3017                 if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
3018                         continue;
3019                 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, vp);
3020                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
3021         }
3022         mtx_unlock(vlp);
3023         cache_free_batch(&batch);
3024 }
3025
3026 /*
3027  * Entry points for modifying VOP operations.
3028  */
3029 void
3030 cache_vop_rename(struct vnode *fdvp, struct vnode *fvp, struct vnode *tdvp,
3031     struct vnode *tvp, struct componentname *fcnp, struct componentname *tcnp)
3032 {
3033
3034         ASSERT_VOP_IN_SEQC(fdvp);
3035         ASSERT_VOP_IN_SEQC(fvp);
3036         ASSERT_VOP_IN_SEQC(tdvp);
3037         if (tvp != NULL)
3038                 ASSERT_VOP_IN_SEQC(tvp);
3039
3040         cache_purge(fvp);
3041         if (tvp != NULL) {
3042                 cache_purge(tvp);
3043                 KASSERT(!cache_remove_cnp(tdvp, tcnp),
3044                     ("%s: lingering negative entry", __func__));
3045         } else {
3046                 cache_remove_cnp(tdvp, tcnp);
3047         }
3048
3049         /*
3050          * TODO
3051          *
3052          * Historically renaming was always purging all revelang entries,
3053          * but that's quite wasteful. In particular turns out that in many cases
3054          * the target file is immediately accessed after rename, inducing a cache
3055          * miss.
3056          *
3057          * Recode this to reduce relocking and reuse the existing entry (if any)
3058          * instead of just removing it above and allocating a new one here.
3059          */
3060         cache_enter(tdvp, fvp, tcnp);
3061 }
3062
3063 void
3064 cache_vop_rmdir(struct vnode *dvp, struct vnode *vp)
3065 {
3066
3067         ASSERT_VOP_IN_SEQC(dvp);
3068         ASSERT_VOP_IN_SEQC(vp);
3069         cache_purge(vp);
3070 }
3071
3072 #ifdef INVARIANTS
3073 /*
3074  * Validate that if an entry exists it matches.
3075  */
3076 void
3077 cache_validate(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp)
3078 {
3079         struct namecache *ncp;
3080         struct mtx *blp;
3081         uint32_t hash;
3082
3083         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
3084         if (CK_SLIST_EMPTY(NCHHASH(hash)))
3085                 return;
3086         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
3087         mtx_lock(blp);
3088         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
3089                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
3090                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen)) {
3091                         if (ncp->nc_vp != vp)
3092                                 panic("%s: mismatch (%p != %p); ncp %p [%s] dvp %p\n",
3093                                     __func__, vp, ncp->nc_vp, ncp, ncp->nc_name, ncp->nc_dvp);
3094                 }
3095         }
3096         mtx_unlock(blp);
3097 }
3098
3099 void
3100 cache_assert_no_entries(struct vnode *vp)
3101 {
3102
3103         VNPASS(TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst), vp);
3104         VNPASS(LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src), vp);
3105         VNPASS(vp->v_cache_dd == NULL, vp);
3106 }
3107 #endif
3108
3109 /*
3110  * Flush all entries referencing a particular filesystem.
3111  */
3112 void
3113 cache_purgevfs(struct mount *mp)
3114 {
3115         struct vnode *vp, *mvp;
3116         size_t visited __sdt_used, purged __sdt_used;
3117
3118         visited = purged = 0;
3119         /*
3120          * Somewhat wasteful iteration over all vnodes. Would be better to
3121          * support filtering and avoid the interlock to begin with.
3122          */
3123         MNT_VNODE_FOREACH_ALL(vp, mp, mvp) {
3124                 visited++;
3125                 if (!cache_has_entries(vp)) {
3126                         VI_UNLOCK(vp);
3127                         continue;
3128                 }
3129                 vholdl(vp);
3130                 VI_UNLOCK(vp);
3131                 cache_purge(vp);
3132                 purged++;
3133                 vdrop(vp);
3134         }
3135
3136         SDT_PROBE3(vfs, namecache, purgevfs, done, mp, visited, purged);
3137 }
3138
3139 /*
3140  * Perform canonical checks and cache lookup and pass on to filesystem
3141  * through the vop_cachedlookup only if needed.
3142  */
3143
3144 int
3145 vfs_cache_lookup(struct vop_lookup_args *ap)
3146 {
3147         struct vnode *dvp;
3148         int error;
3149         struct vnode **vpp = ap->a_vpp;
3150         struct componentname *cnp = ap->a_cnp;
3151         int flags = cnp->cn_flags;
3152
3153         *vpp = NULL;
3154         dvp = ap->a_dvp;
3155
3156         if (dvp->v_type != VDIR)
3157                 return (ENOTDIR);
3158
3159         if ((flags & ISLASTCN) && (dvp->v_mount->mnt_flag & MNT_RDONLY) &&
3160             (cnp->cn_nameiop == DELETE || cnp->cn_nameiop == RENAME))
3161                 return (EROFS);
3162
3163         error = vn_dir_check_exec(dvp, cnp);
3164         if (error != 0)
3165                 return (error);
3166
3167         error = cache_lookup(dvp, vpp, cnp, NULL, NULL);
3168         if (error == 0)
3169                 return (VOP_CACHEDLOOKUP(dvp, vpp, cnp));
3170         if (error == -1)
3171                 return (0);
3172         return (error);
3173 }
3174
3175 /* Implementation of the getcwd syscall. */
3176 int
3177 sys___getcwd(struct thread *td, struct __getcwd_args *uap)
3178 {
3179         char *buf, *retbuf;
3180         size_t buflen;
3181         int error;
3182
3183         buflen = uap->buflen;
3184         if (__predict_false(buflen < 2))
3185                 return (EINVAL);
3186         if (buflen > MAXPATHLEN)
3187                 buflen = MAXPATHLEN;
3188
3189         buf = uma_zalloc(namei_zone, M_WAITOK);
3190         error = vn_getcwd(buf, &retbuf, &buflen);
3191         if (error == 0)
3192                 error = copyout(retbuf, uap->buf, buflen);
3193         uma_zfree(namei_zone, buf);
3194         return (error);
3195 }
3196
3197 int
3198 vn_getcwd(char *buf, char **retbuf, size_t *buflen)
3199 {
3200         struct pwd *pwd;
3201         int error;
3202
3203         vfs_smr_enter();
3204         pwd = pwd_get_smr();
3205         error = vn_fullpath_any_smr(pwd->pwd_cdir, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf,
3206             buflen, 0);
3207         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3208         if (error < 0) {
3209                 pwd = pwd_hold(curthread);
3210                 error = vn_fullpath_any(pwd->pwd_cdir, pwd->pwd_rdir, buf,
3211                     retbuf, buflen);
3212                 pwd_drop(pwd);
3213         }
3214
3215 #ifdef KTRACE
3216         if (KTRPOINT(curthread, KTR_NAMEI) && error == 0)
3217                 ktrnamei(*retbuf);
3218 #endif
3219         return (error);
3220 }
3221
3222 /*
3223  * Canonicalize a path by walking it forward and back.
3224  *
3225  * BUGS:
3226  * - Nothing guarantees the integrity of the entire chain. Consider the case
3227  *   where the path "foo/bar/baz/qux" is passed, but "bar" is moved out of
3228  *   "foo" into "quux" during the backwards walk. The result will be
3229  *   "quux/bar/baz/qux", which could not have been obtained by an incremental
3230  *   walk in userspace. Moreover, the path we return is inaccessible if the
3231  *   calling thread lacks permission to traverse "quux".
3232  */
3233 static int
3234 kern___realpathat(struct thread *td, int fd, const char *path, char *buf,
3235     size_t size, int flags, enum uio_seg pathseg)
3236 {
3237         struct nameidata nd;
3238         char *retbuf, *freebuf;
3239         int error;
3240
3241         if (flags != 0)
3242                 return (EINVAL);
3243         NDINIT_ATRIGHTS(&nd, LOOKUP, FOLLOW | WANTPARENT | AUDITVNODE1,
3244             pathseg, path, fd, &cap_fstat_rights);
3245         if ((error = namei(&nd)) != 0)
3246                 return (error);
3247
3248         if (nd.ni_vp->v_type == VREG && nd.ni_dvp->v_type != VDIR &&
3249             (nd.ni_vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3250                 /*
3251                  * This happens if vp is a file mount. The call to
3252                  * vn_fullpath_hardlink can panic if path resolution can't be
3253                  * handled without the directory.
3254                  *
3255                  * To resolve this, we find the vnode which was mounted on -
3256                  * this should have a unique global path since we disallow
3257                  * mounting on linked files.
3258                  */
3259                 struct vnode *covered_vp;
3260                 error = vn_lock(nd.ni_vp, LK_SHARED);
3261                 if (error != 0)
3262                         goto out;
3263                 covered_vp = nd.ni_vp->v_mount->mnt_vnodecovered;
3264                 vref(covered_vp);
3265                 VOP_UNLOCK(nd.ni_vp);
3266                 error = vn_fullpath(covered_vp, &retbuf, &freebuf);
3267                 vrele(covered_vp);
3268         } else {
3269                 error = vn_fullpath_hardlink(nd.ni_vp, nd.ni_dvp, nd.ni_cnd.cn_nameptr,
3270                     nd.ni_cnd.cn_namelen, &retbuf, &freebuf, &size);
3271         }
3272         if (error == 0) {
3273                 error = copyout(retbuf, buf, size);
3274                 free(freebuf, M_TEMP);
3275         }
3276 out:
3277         vrele(nd.ni_vp);
3278         vrele(nd.ni_dvp);
3279         NDFREE_PNBUF(&nd);
3280         return (error);
3281 }
3282
3283 int
3284 sys___realpathat(struct thread *td, struct __realpathat_args *uap)
3285 {
3286
3287         return (kern___realpathat(td, uap->fd, uap->path, uap->buf, uap->size,
3288             uap->flags, UIO_USERSPACE));
3289 }
3290
3291 /*
3292  * Retrieve the full filesystem path that correspond to a vnode from the name
3293  * cache (if available)
3294  */
3295 int
3296 vn_fullpath(struct vnode *vp, char **retbuf, char **freebuf)
3297 {
3298         struct pwd *pwd;
3299         char *buf;
3300         size_t buflen;
3301         int error;
3302
3303         if (__predict_false(vp == NULL))
3304                 return (EINVAL);
3305
3306         buflen = MAXPATHLEN;
3307         buf = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3308         vfs_smr_enter();
3309         pwd = pwd_get_smr();
3310         error = vn_fullpath_any_smr(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, &buflen, 0);
3311         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3312         if (error < 0) {
3313                 pwd = pwd_hold(curthread);
3314                 error = vn_fullpath_any(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, &buflen);
3315                 pwd_drop(pwd);
3316         }
3317         if (error == 0)
3318                 *freebuf = buf;
3319         else
3320                 free(buf, M_TEMP);
3321         return (error);
3322 }
3323
3324 /*
3325  * This function is similar to vn_fullpath, but it attempts to lookup the
3326  * pathname relative to the global root mount point.  This is required for the
3327  * auditing sub-system, as audited pathnames must be absolute, relative to the
3328  * global root mount point.
3329  */
3330 int
3331 vn_fullpath_global(struct vnode *vp, char **retbuf, char **freebuf)
3332 {
3333         char *buf;
3334         size_t buflen;
3335         int error;
3336
3337         if (__predict_false(vp == NULL))
3338                 return (EINVAL);
3339         buflen = MAXPATHLEN;
3340         buf = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3341         vfs_smr_enter();
3342         error = vn_fullpath_any_smr(vp, rootvnode, buf, retbuf, &buflen, 0);
3343         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3344         if (error < 0) {
3345                 error = vn_fullpath_any(vp, rootvnode, buf, retbuf, &buflen);
3346         }
3347         if (error == 0)
3348                 *freebuf = buf;
3349         else
3350                 free(buf, M_TEMP);
3351         return (error);
3352 }
3353
3354 static struct namecache *
3355 vn_dd_from_dst(struct vnode *vp)
3356 {
3357         struct namecache *ncp;
3358
3359         cache_assert_vnode_locked(vp);
3360         TAILQ_FOREACH(ncp, &vp->v_cache_dst, nc_dst) {
3361                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
3362                         return (ncp);
3363         }
3364         return (NULL);
3365 }
3366
3367 int
3368 vn_vptocnp(struct vnode **vp, char *buf, size_t *buflen)
3369 {
3370         struct vnode *dvp;
3371         struct namecache *ncp;
3372         struct mtx *vlp;
3373         int error;
3374
3375         vlp = VP2VNODELOCK(*vp);
3376         mtx_lock(vlp);
3377         ncp = (*vp)->v_cache_dd;
3378         if (ncp != NULL && (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0) {
3379                 KASSERT(ncp == vn_dd_from_dst(*vp),
3380                     ("%s: mismatch for dd entry (%p != %p)", __func__,
3381                     ncp, vn_dd_from_dst(*vp)));
3382         } else {
3383                 ncp = vn_dd_from_dst(*vp);
3384         }
3385         if (ncp != NULL) {
3386                 if (*buflen < ncp->nc_nlen) {
3387                         mtx_unlock(vlp);
3388                         vrele(*vp);
3389                         counter_u64_add(numfullpathfail4, 1);
3390                         error = ENOMEM;
3391                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error,
3392                             vp, NULL);
3393                         return (error);
3394                 }
3395                 *buflen -= ncp->nc_nlen;
3396                 memcpy(buf + *buflen, ncp->nc_name, ncp->nc_nlen);
3397                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, hit, ncp->nc_dvp,
3398                     ncp->nc_name, vp);
3399                 dvp = *vp;
3400                 *vp = ncp->nc_dvp;
3401                 vref(*vp);
3402                 mtx_unlock(vlp);
3403                 vrele(dvp);
3404                 return (0);
3405         }
3406         SDT_PROBE1(vfs, namecache, fullpath, miss, vp);
3407
3408         mtx_unlock(vlp);
3409         vn_lock(*vp, LK_SHARED | LK_RETRY);
3410         error = VOP_VPTOCNP(*vp, &dvp, buf, buflen);
3411         vput(*vp);
3412         if (error) {
3413                 counter_u64_add(numfullpathfail2, 1);
3414                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,  error, vp, NULL);
3415                 return (error);
3416         }
3417
3418         *vp = dvp;
3419         if (VN_IS_DOOMED(dvp)) {
3420                 /* forced unmount */
3421                 vrele(dvp);
3422                 error = ENOENT;
3423                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error, vp, NULL);
3424                 return (error);
3425         }
3426         /*
3427          * *vp has its use count incremented still.
3428          */
3429
3430         return (0);
3431 }
3432
3433 /*
3434  * Resolve a directory to a pathname.
3435  *
3436  * The name of the directory can always be found in the namecache or fetched
3437  * from the filesystem. There is also guaranteed to be only one parent, meaning
3438  * we can just follow vnodes up until we find the root.
3439  *
3440  * The vnode must be referenced.
3441  */
3442 static int
3443 vn_fullpath_dir(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf, char **retbuf,
3444     size_t *len, size_t addend)
3445 {
3446 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3447         struct vnode *startvp = vp;
3448 #endif
3449         struct vnode *vp1;
3450         size_t buflen;
3451         int error;
3452         bool slash_prefixed;
3453
3454         VNPASS(vp->v_type == VDIR || VN_IS_DOOMED(vp), vp);
3455         VNPASS(vp->v_usecount > 0, vp);
3456
3457         buflen = *len;
3458
3459         slash_prefixed = true;
3460         if (addend == 0) {
3461                 MPASS(*len >= 2);
3462                 buflen--;
3463                 buf[buflen] = '\0';
3464                 slash_prefixed = false;
3465         }
3466
3467         error = 0;
3468
3469         SDT_PROBE1(vfs, namecache, fullpath, entry, vp);
3470         counter_u64_add(numfullpathcalls, 1);
3471         while (vp != rdir && vp != rootvnode) {
3472                 /*
3473                  * The vp vnode must be already fully constructed,
3474                  * since it is either found in namecache or obtained
3475                  * from VOP_VPTOCNP().  We may test for VV_ROOT safely
3476                  * without obtaining the vnode lock.
3477                  */
3478                 if ((vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3479                         vn_lock(vp, LK_RETRY | LK_SHARED);
3480
3481                         /*
3482                          * With the vnode locked, check for races with
3483                          * unmount, forced or not.  Note that we
3484                          * already verified that vp is not equal to
3485                          * the root vnode, which means that
3486                          * mnt_vnodecovered can be NULL only for the
3487                          * case of unmount.
3488                          */
3489                         if (VN_IS_DOOMED(vp) ||
3490                             (vp1 = vp->v_mount->mnt_vnodecovered) == NULL ||
3491                             vp1->v_mountedhere != vp->v_mount) {
3492                                 vput(vp);
3493                                 error = ENOENT;
3494                                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,
3495                                     error, vp, NULL);
3496                                 break;
3497                         }
3498
3499                         vref(vp1);
3500                         vput(vp);
3501                         vp = vp1;
3502                         continue;
3503                 }
3504                 VNPASS(vp->v_type == VDIR || VN_IS_DOOMED(vp), vp);
3505                 error = vn_vptocnp(&vp, buf, &buflen);
3506                 if (error)
3507                         break;
3508                 if (buflen == 0) {
3509                         vrele(vp);
3510                         error = ENOMEM;
3511                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error,
3512                             startvp, NULL);
3513                         break;
3514                 }
3515                 buf[--buflen] = '/';
3516                 slash_prefixed = true;
3517         }
3518         if (error)
3519                 return (error);
3520         if (!slash_prefixed) {
3521                 if (buflen == 0) {
3522                         vrele(vp);
3523                         counter_u64_add(numfullpathfail4, 1);
3524                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, ENOMEM,
3525                             startvp, NULL);
3526                         return (ENOMEM);
3527                 }
3528                 buf[--buflen] = '/';
3529         }
3530         counter_u64_add(numfullpathfound, 1);
3531         vrele(vp);
3532
3533         *retbuf = buf + buflen;
3534         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, 0, startvp, *retbuf);
3535         *len -= buflen;
3536         *len += addend;
3537         return (0);
3538 }
3539
3540 /*
3541  * Resolve an arbitrary vnode to a pathname.
3542  *
3543  * Note 2 caveats:
3544  * - hardlinks are not tracked, thus if the vnode is not a directory this can
3545  *   resolve to a different path than the one used to find it
3546  * - namecache is not mandatory, meaning names are not guaranteed to be added
3547  *   (in which case resolving fails)
3548  */
3549 static void __inline
3550 cache_rev_failed_impl(int *reason, int line)
3551 {
3552
3553         *reason = line;
3554 }
3555 #define cache_rev_failed(var)   cache_rev_failed_impl((var), __LINE__)
3556
3557 static int
3558 vn_fullpath_any_smr(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
3559     char **retbuf, size_t *buflen, size_t addend)
3560 {
3561 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3562         struct vnode *startvp = vp;
3563 #endif
3564         struct vnode *tvp;
3565         struct mount *mp;
3566         struct namecache *ncp;
3567         size_t orig_buflen;
3568         int reason;
3569         int error;
3570 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3571         int i;
3572 #endif
3573         seqc_t vp_seqc, tvp_seqc;
3574         u_char nc_flag;
3575
3576         VFS_SMR_ASSERT_ENTERED();
3577
3578         if (!atomic_load_char(&cache_fast_lookup_enabled)) {
3579                 vfs_smr_exit();
3580                 return (-1);
3581         }
3582
3583         orig_buflen = *buflen;
3584
3585         if (addend == 0) {
3586                 MPASS(*buflen >= 2);
3587                 *buflen -= 1;
3588                 buf[*buflen] = '\0';
3589         }
3590
3591         if (vp == rdir || vp == rootvnode) {
3592                 if (addend == 0) {
3593                         *buflen -= 1;
3594                         buf[*buflen] = '/';
3595                 }
3596                 goto out_ok;
3597         }
3598
3599 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3600         i = 0;
3601 #endif
3602         error = -1;
3603         ncp = NULL; /* for sdt probe down below */
3604         vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
3605         if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
3606                 cache_rev_failed(&reason);
3607                 goto out_abort;
3608         }
3609
3610         for (;;) {
3611 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3612                 i++;
3613 #endif
3614                 if ((vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3615                         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mount);
3616                         if (mp == NULL) {
3617                                 cache_rev_failed(&reason);
3618                                 goto out_abort;
3619                         }
3620                         tvp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_vnodecovered);
3621                         tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
3622                         if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) {
3623                                 cache_rev_failed(&reason);
3624                                 goto out_abort;
3625                         }
3626                         if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
3627                                 cache_rev_failed(&reason);
3628                                 goto out_abort;
3629                         }
3630                         vp = tvp;
3631                         vp_seqc = tvp_seqc;
3632                         continue;
3633                 }
3634                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&vp->v_cache_dd);
3635                 if (ncp == NULL) {
3636                         cache_rev_failed(&reason);
3637                         goto out_abort;
3638                 }
3639                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
3640                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
3641                         cache_rev_failed(&reason);
3642                         goto out_abort;
3643                 }
3644                 if (ncp->nc_nlen >= *buflen) {
3645                         cache_rev_failed(&reason);
3646                         error = ENOMEM;
3647                         goto out_abort;
3648                 }
3649                 *buflen -= ncp->nc_nlen;
3650                 memcpy(buf + *buflen, ncp->nc_name, ncp->nc_nlen);
3651                 *buflen -= 1;
3652                 buf[*buflen] = '/';
3653                 tvp = ncp->nc_dvp;
3654                 tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
3655                 if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) {
3656                         cache_rev_failed(&reason);
3657                         goto out_abort;
3658                 }
3659                 if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
3660                         cache_rev_failed(&reason);
3661                         goto out_abort;
3662                 }
3663                 /*
3664                  * Acquire fence provided by vn_seqc_read_any above.
3665                  */
3666                 if (__predict_false(atomic_load_ptr(&vp->v_cache_dd) != ncp)) {
3667                         cache_rev_failed(&reason);
3668                         goto out_abort;
3669                 }
3670                 if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
3671                         cache_rev_failed(&reason);
3672                         goto out_abort;
3673                 }
3674                 vp = tvp;
3675                 vp_seqc = tvp_seqc;
3676                 if (vp == rdir || vp == rootvnode)
3677                         break;
3678         }
3679 out_ok:
3680         vfs_smr_exit();
3681         *retbuf = buf + *buflen;
3682         *buflen = orig_buflen - *buflen + addend;
3683         SDT_PROBE2(vfs, namecache, fullpath_smr, hit, startvp, *retbuf);
3684         return (0);
3685
3686 out_abort:
3687         *buflen = orig_buflen;
3688         SDT_PROBE4(vfs, namecache, fullpath_smr, miss, startvp, ncp, reason, i);
3689         vfs_smr_exit();
3690         return (error);
3691 }
3692
3693 static int
3694 vn_fullpath_any(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf, char **retbuf,
3695     size_t *buflen)
3696 {
3697         size_t orig_buflen, addend;
3698         int error;
3699
3700         if (*buflen < 2)
3701                 return (EINVAL);
3702
3703         orig_buflen = *buflen;
3704
3705         vref(vp);
3706         addend = 0;
3707         if (vp->v_type != VDIR) {
3708                 *buflen -= 1;
3709                 buf[*buflen] = '\0';
3710                 error = vn_vptocnp(&vp, buf, buflen);
3711                 if (error)
3712                         return (error);
3713                 if (*buflen == 0) {
3714                         vrele(vp);
3715                         return (ENOMEM);
3716                 }
3717                 *buflen -= 1;
3718                 buf[*buflen] = '/';
3719                 addend = orig_buflen - *buflen;
3720         }
3721
3722         return (vn_fullpath_dir(vp, rdir, buf, retbuf, buflen, addend));
3723 }
3724
3725 /*
3726  * Resolve an arbitrary vnode to a pathname (taking care of hardlinks).
3727  *
3728  * Since the namecache does not track hardlinks, the caller is expected to
3729  * first look up the target vnode with WANTPARENT flag passed to namei to get
3730  * dvp and vp.
3731  *
3732  * Then we have 2 cases:
3733  * - if the found vnode is a directory, the path can be constructed just by
3734  *   following names up the chain
3735  * - otherwise we populate the buffer with the saved name and start resolving
3736  *   from the parent
3737  */
3738 int
3739 vn_fullpath_hardlink(struct vnode *vp, struct vnode *dvp,
3740     const char *hrdl_name, size_t hrdl_name_length,
3741     char **retbuf, char **freebuf, size_t *buflen)
3742 {
3743         char *buf, *tmpbuf;
3744         struct pwd *pwd;
3745         size_t addend;
3746         int error;
3747         __enum_uint8(vtype) type;
3748
3749         if (*buflen < 2)
3750                 return (EINVAL);
3751         if (*buflen > MAXPATHLEN)
3752                 *buflen = MAXPATHLEN;
3753
3754         buf = malloc(*buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3755
3756         addend = 0;
3757
3758         /*
3759          * Check for VBAD to work around the vp_crossmp bug in lookup().
3760          *
3761          * For example consider tmpfs on /tmp and realpath /tmp. ni_vp will be
3762          * set to mount point's root vnode while ni_dvp will be vp_crossmp.
3763          * If the type is VDIR (like in this very case) we can skip looking
3764          * at ni_dvp in the first place. However, since vnodes get passed here
3765          * unlocked the target may transition to doomed state (type == VBAD)
3766          * before we get to evaluate the condition. If this happens, we will
3767          * populate part of the buffer and descend to vn_fullpath_dir with
3768          * vp == vp_crossmp. Prevent the problem by checking for VBAD.
3769          */
3770         type = atomic_load_8(&vp->v_type);
3771         if (type == VBAD) {
3772                 error = ENOENT;
3773                 goto out_bad;
3774         }
3775         if (type != VDIR) {
3776                 addend = hrdl_name_length + 2;
3777                 if (*buflen < addend) {
3778                         error = ENOMEM;
3779                         goto out_bad;
3780                 }
3781                 *buflen -= addend;
3782                 tmpbuf = buf + *buflen;
3783                 tmpbuf[0] = '/';
3784                 memcpy(&tmpbuf[1], hrdl_name, hrdl_name_length);
3785                 tmpbuf[addend - 1] = '\0';
3786                 vp = dvp;
3787         }
3788
3789         vfs_smr_enter();
3790         pwd = pwd_get_smr();
3791         error = vn_fullpath_any_smr(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, buflen,
3792             addend);
3793         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3794         if (error < 0) {
3795                 pwd = pwd_hold(curthread);
3796                 vref(vp);
3797                 error = vn_fullpath_dir(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, buflen,
3798                     addend);
3799                 pwd_drop(pwd);
3800         }
3801         if (error != 0)
3802                 goto out_bad;
3803
3804         *freebuf = buf;
3805
3806         return (0);
3807 out_bad:
3808         free(buf, M_TEMP);
3809         return (error);
3810 }
3811
3812 struct vnode *
3813 vn_dir_dd_ino(struct vnode *vp)
3814 {
3815         struct namecache *ncp;
3816         struct vnode *ddvp;
3817         struct mtx *vlp;
3818         enum vgetstate vs;
3819
3820         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "vn_dir_dd_ino");
3821         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3822         mtx_lock(vlp);
3823         TAILQ_FOREACH(ncp, &(vp->v_cache_dst), nc_dst) {
3824                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0)
3825                         continue;
3826                 ddvp = ncp->nc_dvp;
3827                 vs = vget_prep(ddvp);
3828                 mtx_unlock(vlp);
3829                 if (vget_finish(ddvp, LK_SHARED | LK_NOWAIT, vs))
3830                         return (NULL);
3831                 return (ddvp);
3832         }
3833         mtx_unlock(vlp);
3834         return (NULL);
3835 }
3836
3837 int
3838 vn_commname(struct vnode *vp, char *buf, u_int buflen)
3839 {
3840         struct namecache *ncp;
3841         struct mtx *vlp;
3842         int l;
3843
3844         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3845         mtx_lock(vlp);
3846         TAILQ_FOREACH(ncp, &vp->v_cache_dst, nc_dst)
3847                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
3848                         break;
3849         if (ncp == NULL) {
3850                 mtx_unlock(vlp);
3851                 return (ENOENT);
3852         }
3853         l = min(ncp->nc_nlen, buflen - 1);
3854         memcpy(buf, ncp->nc_name, l);
3855         mtx_unlock(vlp);
3856         buf[l] = '\0';
3857         return (0);
3858 }
3859
3860 /*
3861  * This function updates path string to vnode's full global path
3862  * and checks the size of the new path string against the pathlen argument.
3863  *
3864  * Requires a locked, referenced vnode.
3865  * Vnode is re-locked on success or ENODEV, otherwise unlocked.
3866  *
3867  * If vp is a directory, the call to vn_fullpath_global() always succeeds
3868  * because it falls back to the ".." lookup if the namecache lookup fails.
3869  */
3870 int
3871 vn_path_to_global_path(struct thread *td, struct vnode *vp, char *path,
3872     u_int pathlen)
3873 {
3874         struct nameidata nd;
3875         struct vnode *vp1;
3876         char *rpath, *fbuf;
3877         int error;
3878
3879         ASSERT_VOP_ELOCKED(vp, __func__);
3880
3881         /* Construct global filesystem path from vp. */
3882         VOP_UNLOCK(vp);
3883         error = vn_fullpath_global(vp, &rpath, &fbuf);
3884
3885         if (error != 0) {
3886                 vrele(vp);
3887                 return (error);
3888         }
3889
3890         if (strlen(rpath) >= pathlen) {
3891                 vrele(vp);
3892                 error = ENAMETOOLONG;
3893                 goto out;
3894         }
3895
3896         /*
3897          * Re-lookup the vnode by path to detect a possible rename.
3898          * As a side effect, the vnode is relocked.
3899          * If vnode was renamed, return ENOENT.
3900          */
3901         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW | LOCKLEAF | AUDITVNODE1, UIO_SYSSPACE, path);
3902         error = namei(&nd);
3903         if (error != 0) {
3904                 vrele(vp);
3905                 goto out;
3906         }
3907         NDFREE_PNBUF(&nd);
3908         vp1 = nd.ni_vp;
3909         vrele(vp);
3910         if (vp1 == vp)
3911                 strcpy(path, rpath);
3912         else {
3913                 vput(vp1);
3914                 error = ENOENT;
3915         }
3916
3917 out:
3918         free(fbuf, M_TEMP);
3919         return (error);
3920 }
3921
3922 /*
3923  * This is similar to vn_path_to_global_path but allows for regular
3924  * files which may not be present in the cache.
3925  *
3926  * Requires a locked, referenced vnode.
3927  * Vnode is re-locked on success or ENODEV, otherwise unlocked.
3928  */
3929 int
3930 vn_path_to_global_path_hardlink(struct thread *td, struct vnode *vp,
3931     struct vnode *dvp, char *path, u_int pathlen, const char *leaf_name,
3932     size_t leaf_length)
3933 {
3934         struct nameidata nd;
3935         struct vnode *vp1;
3936         char *rpath, *fbuf;
3937         size_t len;
3938         int error;
3939
3940         ASSERT_VOP_ELOCKED(vp, __func__);
3941
3942         /*
3943          * Construct global filesystem path from dvp, vp and leaf
3944          * name.
3945          */
3946         VOP_UNLOCK(vp);
3947         len = pathlen;
3948         error = vn_fullpath_hardlink(vp, dvp, leaf_name, leaf_length,
3949             &rpath, &fbuf, &len);
3950
3951         if (error != 0) {
3952                 vrele(vp);
3953                 return (error);
3954         }
3955
3956         if (strlen(rpath) >= pathlen) {
3957                 vrele(vp);
3958                 error = ENAMETOOLONG;
3959                 goto out;
3960         }
3961
3962         /*
3963          * Re-lookup the vnode by path to detect a possible rename.
3964          * As a side effect, the vnode is relocked.
3965          * If vnode was renamed, return ENOENT.
3966          */
3967         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW | LOCKLEAF | AUDITVNODE1, UIO_SYSSPACE, path);
3968         error = namei(&nd);
3969         if (error != 0) {
3970                 vrele(vp);
3971                 goto out;
3972         }
3973         NDFREE_PNBUF(&nd);
3974         vp1 = nd.ni_vp;
3975         vrele(vp);
3976         if (vp1 == vp)
3977                 strcpy(path, rpath);
3978         else {
3979                 vput(vp1);
3980                 error = ENOENT;
3981         }
3982
3983 out:
3984         free(fbuf, M_TEMP);
3985         return (error);
3986 }
3987
3988 #ifdef DDB
3989 static void
3990 db_print_vpath(struct vnode *vp)
3991 {
3992
3993         while (vp != NULL) {
3994                 db_printf("%p: ", vp);
3995                 if (vp == rootvnode) {
3996                         db_printf("/");
3997                         vp = NULL;
3998                 } else {
3999                         if (vp->v_vflag & VV_ROOT) {
4000                                 db_printf("<mount point>");
4001                                 vp = vp->v_mount->mnt_vnodecovered;
4002                         } else {
4003                                 struct namecache *ncp;
4004                                 char *ncn;
4005                                 int i;
4006
4007                                 ncp = TAILQ_FIRST(&vp->v_cache_dst);
4008                                 if (ncp != NULL) {
4009                                         ncn = ncp->nc_name;
4010                                         for (i = 0; i < ncp->nc_nlen; i++)
4011                                                 db_printf("%c", *ncn++);
4012                                         vp = ncp->nc_dvp;
4013                                 } else {
4014                                         vp = NULL;
4015                                 }
4016                         }
4017                 }
4018                 db_printf("\n");
4019         }
4020
4021         return;
4022 }
4023
4024 DB_SHOW_COMMAND(vpath, db_show_vpath)
4025 {
4026         struct vnode *vp;
4027
4028         if (!have_addr) {
4029                 db_printf("usage: show vpath <struct vnode *>\n");
4030                 return;
4031         }
4032
4033         vp = (struct vnode *)addr;
4034         db_print_vpath(vp);
4035 }
4036
4037 #endif
4038
4039 static int cache_fast_lookup = 1;
4040
4041 #define CACHE_FPL_FAILED        -2020
4042
4043 static int
4044 cache_vop_bad_vexec(struct vop_fplookup_vexec_args *v)
4045 {
4046         vn_printf(v->a_vp, "no proper vop_fplookup_vexec\n");
4047         panic("no proper vop_fplookup_vexec");
4048 }
4049
4050 static int
4051 cache_vop_bad_symlink(struct vop_fplookup_symlink_args *v)
4052 {
4053         vn_printf(v->a_vp, "no proper vop_fplookup_symlink\n");
4054         panic("no proper vop_fplookup_symlink");
4055 }
4056
4057 void
4058 cache_vop_vector_register(struct vop_vector *v)
4059 {
4060         size_t ops;
4061
4062         ops = 0;
4063         if (v->vop_fplookup_vexec != NULL) {
4064                 ops++;
4065         }
4066         if (v->vop_fplookup_symlink != NULL) {
4067                 ops++;
4068         }
4069
4070         if (ops == 2) {
4071                 return;
4072         }
4073
4074         if (ops == 0) {
4075                 v->vop_fplookup_vexec = cache_vop_bad_vexec;
4076                 v->vop_fplookup_symlink = cache_vop_bad_symlink;
4077                 return;
4078         }
4079
4080         printf("%s: invalid vop vector %p -- either all or none fplookup vops "
4081             "need to be provided",  __func__, v);
4082         if (v->vop_fplookup_vexec == NULL) {
4083                 printf("%s: missing vop_fplookup_vexec\n", __func__);
4084         }
4085         if (v->vop_fplookup_symlink == NULL) {
4086                 printf("%s: missing vop_fplookup_symlink\n", __func__);
4087         }
4088         panic("bad vop vector %p", v);
4089 }
4090
4091 #ifdef INVARIANTS
4092 void
4093 cache_validate_vop_vector(struct mount *mp, struct vop_vector *vops)
4094 {
4095         if (mp == NULL)
4096                 return;
4097
4098         if ((mp->mnt_kern_flag & MNTK_FPLOOKUP) == 0)
4099                 return;
4100
4101         if (vops->vop_fplookup_vexec == NULL ||
4102             vops->vop_fplookup_vexec == cache_vop_bad_vexec)
4103                 panic("bad vop_fplookup_vexec on vector %p for filesystem %s",
4104                     vops, mp->mnt_vfc->vfc_name);
4105
4106         if (vops->vop_fplookup_symlink == NULL ||
4107             vops->vop_fplookup_symlink == cache_vop_bad_symlink)
4108                 panic("bad vop_fplookup_symlink on vector %p for filesystem %s",
4109                     vops, mp->mnt_vfc->vfc_name);
4110 }
4111 #endif
4112
4113 void
4114 cache_fast_lookup_enabled_recalc(void)
4115 {
4116         int lookup_flag;
4117         int mac_on;
4118
4119 #ifdef MAC
4120         mac_on = mac_vnode_check_lookup_enabled();
4121         mac_on |= mac_vnode_check_readlink_enabled();
4122 #else
4123         mac_on = 0;
4124 #endif
4125
4126         lookup_flag = atomic_load_int(&cache_fast_lookup);
4127         if (lookup_flag && !mac_on) {
4128                 atomic_store_char(&cache_fast_lookup_enabled, true);
4129         } else {
4130                 atomic_store_char(&cache_fast_lookup_enabled, false);
4131         }
4132 }
4133
4134 static int
4135 syscal_vfs_cache_fast_lookup(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
4136 {
4137         int error, old;
4138
4139         old = atomic_load_int(&cache_fast_lookup);
4140         error = sysctl_handle_int(oidp, arg1, arg2, req);
4141         if (error == 0 && req->newptr && old != atomic_load_int(&cache_fast_lookup))
4142                 cache_fast_lookup_enabled_recalc();
4143         return (error);
4144 }
4145 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_param, OID_AUTO, fast_lookup, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW|CTLFLAG_MPSAFE,
4146     &cache_fast_lookup, 0, syscal_vfs_cache_fast_lookup, "IU", "");
4147
4148 /*
4149  * Components of nameidata (or objects it can point to) which may
4150  * need restoring in case fast path lookup fails.
4151  */
4152 struct nameidata_outer {
4153         size_t ni_pathlen;
4154         int cn_flags;
4155 };
4156
4157 struct nameidata_saved {
4158 #ifdef INVARIANTS
4159         char *cn_nameptr;
4160         size_t ni_pathlen;
4161 #endif
4162 };
4163
4164 #ifdef INVARIANTS
4165 struct cache_fpl_debug {
4166         size_t ni_pathlen;
4167 };
4168 #endif
4169
4170 struct cache_fpl {
4171         struct nameidata *ndp;
4172         struct componentname *cnp;
4173         char *nulchar;
4174         struct vnode *dvp;
4175         struct vnode *tvp;
4176         seqc_t dvp_seqc;
4177         seqc_t tvp_seqc;
4178         uint32_t hash;
4179         struct nameidata_saved snd;
4180         struct nameidata_outer snd_outer;
4181         int line;
4182         enum cache_fpl_status status:8;
4183         bool in_smr;
4184         bool fsearch;
4185         struct pwd **pwd;
4186 #ifdef INVARIANTS
4187         struct cache_fpl_debug debug;
4188 #endif
4189 };
4190
4191 static bool cache_fplookup_mp_supported(struct mount *mp);
4192 static bool cache_fplookup_is_mp(struct cache_fpl *fpl);
4193 static int cache_fplookup_cross_mount(struct cache_fpl *fpl);
4194 static int cache_fplookup_partial_setup(struct cache_fpl *fpl);
4195 static int cache_fplookup_skip_slashes(struct cache_fpl *fpl);
4196 static int cache_fplookup_trailingslash(struct cache_fpl *fpl);
4197 static void cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl);
4198 static void cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl);
4199 static void cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n);
4200 static void cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n);
4201
4202 static void
4203 cache_fpl_cleanup_cnp(struct componentname *cnp)
4204 {
4205
4206         uma_zfree(namei_zone, cnp->cn_pnbuf);
4207         cnp->cn_pnbuf = NULL;
4208         cnp->cn_nameptr = NULL;
4209 }
4210
4211 static struct vnode *
4212 cache_fpl_handle_root(struct cache_fpl *fpl)
4213 {
4214         struct nameidata *ndp;
4215         struct componentname *cnp;
4216
4217         ndp = fpl->ndp;
4218         cnp = fpl->cnp;
4219
4220         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4221         cnp->cn_nameptr++;
4222         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4223
4224         if (__predict_false(*(cnp->cn_nameptr) == '/')) {
4225                 do {
4226                         cnp->cn_nameptr++;
4227                         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4228                 } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4229         }
4230
4231         return (ndp->ni_rootdir);
4232 }
4233
4234 static void
4235 cache_fpl_checkpoint_outer(struct cache_fpl *fpl)
4236 {
4237
4238         fpl->snd_outer.ni_pathlen = fpl->ndp->ni_pathlen;
4239         fpl->snd_outer.cn_flags = fpl->ndp->ni_cnd.cn_flags;
4240 }
4241
4242 static void
4243 cache_fpl_checkpoint(struct cache_fpl *fpl)
4244 {
4245
4246 #ifdef INVARIANTS
4247         fpl->snd.cn_nameptr = fpl->ndp->ni_cnd.cn_nameptr;
4248         fpl->snd.ni_pathlen = fpl->debug.ni_pathlen;
4249 #endif
4250 }
4251
4252 static void
4253 cache_fpl_restore_partial(struct cache_fpl *fpl)
4254 {
4255
4256         fpl->ndp->ni_cnd.cn_flags = fpl->snd_outer.cn_flags;
4257 #ifdef INVARIANTS
4258         fpl->debug.ni_pathlen = fpl->snd.ni_pathlen;
4259 #endif
4260 }
4261
4262 static void
4263 cache_fpl_restore_abort(struct cache_fpl *fpl)
4264 {
4265
4266         cache_fpl_restore_partial(fpl);
4267         /*
4268          * It is 0 on entry by API contract.
4269          */
4270         fpl->ndp->ni_resflags = 0;
4271         fpl->ndp->ni_cnd.cn_nameptr = fpl->ndp->ni_cnd.cn_pnbuf;
4272         fpl->ndp->ni_pathlen = fpl->snd_outer.ni_pathlen;
4273 }
4274
4275 #ifdef INVARIANTS
4276 #define cache_fpl_smr_assert_entered(fpl) ({                    \
4277         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4278         MPASS(_fpl->in_smr == true);                            \
4279         VFS_SMR_ASSERT_ENTERED();                               \
4280 })
4281 #define cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl) ({                \
4282         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4283         MPASS(_fpl->in_smr == false);                           \
4284         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();                           \
4285 })
4286 static void
4287 cache_fpl_assert_status(struct cache_fpl *fpl)
4288 {
4289
4290         switch (fpl->status) {
4291         case CACHE_FPL_STATUS_UNSET:
4292                 __assert_unreachable();
4293                 break;
4294         case CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED:
4295         case CACHE_FPL_STATUS_ABORTED:
4296         case CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL:
4297         case CACHE_FPL_STATUS_HANDLED:
4298                 break;
4299         }
4300 }
4301 #else
4302 #define cache_fpl_smr_assert_entered(fpl) do { } while (0)
4303 #define cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl) do { } while (0)
4304 #define cache_fpl_assert_status(fpl) do { } while (0)
4305 #endif
4306
4307 #define cache_fpl_smr_enter_initial(fpl) ({                     \
4308         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4309         vfs_smr_enter();                                        \
4310         _fpl->in_smr = true;                                    \
4311 })
4312
4313 #define cache_fpl_smr_enter(fpl) ({                             \
4314         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4315         MPASS(_fpl->in_smr == false);                           \
4316         vfs_smr_enter();                                        \
4317         _fpl->in_smr = true;                                    \
4318 })
4319
4320 #define cache_fpl_smr_exit(fpl) ({                              \
4321         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4322         MPASS(_fpl->in_smr == true);                            \
4323         vfs_smr_exit();                                         \
4324         _fpl->in_smr = false;                                   \
4325 })
4326
4327 static int
4328 cache_fpl_aborted_early_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4329 {
4330
4331         if (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET) {
4332                 KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL,
4333                     ("%s: converting to abort from %d at %d, set at %d\n",
4334                     __func__, fpl->status, line, fpl->line));
4335         }
4336         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
4337         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_ABORTED;
4338         fpl->line = line;
4339         return (CACHE_FPL_FAILED);
4340 }
4341
4342 #define cache_fpl_aborted_early(x)      cache_fpl_aborted_early_impl((x), __LINE__)
4343
4344 static int __noinline
4345 cache_fpl_aborted_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4346 {
4347         struct nameidata *ndp;
4348         struct componentname *cnp;
4349
4350         ndp = fpl->ndp;
4351         cnp = fpl->cnp;
4352
4353         if (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET) {
4354                 KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL,
4355                     ("%s: converting to abort from %d at %d, set at %d\n",
4356                     __func__, fpl->status, line, fpl->line));
4357         }
4358         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_ABORTED;
4359         fpl->line = line;
4360         if (fpl->in_smr)
4361                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4362         cache_fpl_restore_abort(fpl);
4363         /*
4364          * Resolving symlinks overwrites data passed by the caller.
4365          * Let namei know.
4366          */
4367         if (ndp->ni_loopcnt > 0) {
4368                 fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED;
4369                 cache_fpl_cleanup_cnp(cnp);
4370         }
4371         return (CACHE_FPL_FAILED);
4372 }
4373
4374 #define cache_fpl_aborted(x)    cache_fpl_aborted_impl((x), __LINE__)
4375
4376 static int __noinline
4377 cache_fpl_partial_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4378 {
4379
4380         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
4381             ("%s: setting to partial at %d, but already set to %d at %d\n",
4382             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
4383         cache_fpl_smr_assert_entered(fpl);
4384         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL;
4385         fpl->line = line;
4386         return (cache_fplookup_partial_setup(fpl));
4387 }
4388
4389 #define cache_fpl_partial(x)    cache_fpl_partial_impl((x), __LINE__)
4390
4391 static int
4392 cache_fpl_handled_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4393 {
4394
4395         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
4396             ("%s: setting to handled at %d, but already set to %d at %d\n",
4397             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
4398         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
4399         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_HANDLED;
4400         fpl->line = line;
4401         return (0);
4402 }
4403
4404 #define cache_fpl_handled(x)    cache_fpl_handled_impl((x), __LINE__)
4405
4406 static int
4407 cache_fpl_handled_error_impl(struct cache_fpl *fpl, int error, int line)
4408 {
4409
4410         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
4411             ("%s: setting to handled at %d, but already set to %d at %d\n",
4412             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
4413         MPASS(error != 0);
4414         MPASS(error != CACHE_FPL_FAILED);
4415         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
4416         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_HANDLED;
4417         fpl->line = line;
4418         fpl->dvp = NULL;
4419         fpl->tvp = NULL;
4420         return (error);
4421 }
4422
4423 #define cache_fpl_handled_error(x, e)   cache_fpl_handled_error_impl((x), (e), __LINE__)
4424
4425 static bool
4426 cache_fpl_terminated(struct cache_fpl *fpl)
4427 {
4428
4429         return (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET);
4430 }
4431
4432 #define CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS \
4433         (NC_NOMAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY | LOCKLEAF | LOCKPARENT | WANTPARENT | \
4434          FAILIFEXISTS | FOLLOW | EMPTYPATH | LOCKSHARED | ISRESTARTED | WILLBEDIR | \
4435          ISOPEN | NOMACCHECK | AUDITVNODE1 | AUDITVNODE2 | NOCAPCHECK | OPENREAD | \
4436          OPENWRITE | WANTIOCTLCAPS)
4437
4438 #define CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS \
4439         (ISDOTDOT | MAKEENTRY | ISLASTCN)
4440
4441 _Static_assert((CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS & CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS) == 0,
4442     "supported and internal flags overlap");
4443
4444 static bool
4445 cache_fpl_islastcn(struct nameidata *ndp)
4446 {
4447
4448         return (*ndp->ni_next == 0);
4449 }
4450
4451 static bool
4452 cache_fpl_istrailingslash(struct cache_fpl *fpl)
4453 {
4454
4455         MPASS(fpl->nulchar > fpl->cnp->cn_pnbuf);
4456         return (*(fpl->nulchar - 1) == '/');
4457 }
4458
4459 static bool
4460 cache_fpl_isdotdot(struct componentname *cnp)
4461 {
4462
4463         if (cnp->cn_namelen == 2 &&
4464             cnp->cn_nameptr[1] == '.' && cnp->cn_nameptr[0] == '.')
4465                 return (true);
4466         return (false);
4467 }
4468
4469 static bool
4470 cache_can_fplookup(struct cache_fpl *fpl)
4471 {
4472         struct nameidata *ndp;
4473         struct componentname *cnp;
4474         struct thread *td;
4475
4476         ndp = fpl->ndp;
4477         cnp = fpl->cnp;
4478         td = curthread;
4479
4480         if (!atomic_load_char(&cache_fast_lookup_enabled)) {
4481                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4482                 return (false);
4483         }
4484         if ((cnp->cn_flags & ~CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS) != 0) {
4485                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4486                 return (false);
4487         }
4488         if (IN_CAPABILITY_MODE(td)) {
4489                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4490                 return (false);
4491         }
4492         if (AUDITING_TD(td)) {
4493                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4494                 return (false);
4495         }
4496         if (ndp->ni_startdir != NULL) {
4497                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4498                 return (false);
4499         }
4500         return (true);
4501 }
4502
4503 static int __noinline
4504 cache_fplookup_dirfd(struct cache_fpl *fpl, struct vnode **vpp)
4505 {
4506         struct nameidata *ndp;
4507         struct componentname *cnp;
4508         int error;
4509         bool fsearch;
4510
4511         ndp = fpl->ndp;
4512         cnp = fpl->cnp;
4513
4514         error = fgetvp_lookup_smr(ndp->ni_dirfd, ndp, vpp, &fsearch);
4515         if (__predict_false(error != 0)) {
4516                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4517         }
4518         fpl->fsearch = fsearch;
4519         if ((*vpp)->v_type != VDIR) {
4520                 if (!((cnp->cn_flags & EMPTYPATH) != 0 && cnp->cn_pnbuf[0] == '\0')) {
4521                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4522                         return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
4523                 }
4524         }
4525         return (0);
4526 }
4527
4528 static int __noinline
4529 cache_fplookup_negative_promote(struct cache_fpl *fpl, struct namecache *oncp,
4530     uint32_t hash)
4531 {
4532         struct componentname *cnp;
4533         struct vnode *dvp;
4534
4535         cnp = fpl->cnp;
4536         dvp = fpl->dvp;
4537
4538         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4539         if (cache_neg_promote_cond(dvp, cnp, oncp, hash))
4540                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
4541         else
4542                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4543 }
4544
4545 /*
4546  * The target vnode is not supported, prepare for the slow path to take over.
4547  */
4548 static int __noinline
4549 cache_fplookup_partial_setup(struct cache_fpl *fpl)
4550 {
4551         struct nameidata *ndp;
4552         struct componentname *cnp;
4553         enum vgetstate dvs;
4554         struct vnode *dvp;
4555         struct pwd *pwd;
4556         seqc_t dvp_seqc;
4557
4558         ndp = fpl->ndp;
4559         cnp = fpl->cnp;
4560         pwd = *(fpl->pwd);
4561         dvp = fpl->dvp;
4562         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4563
4564         if (!pwd_hold_smr(pwd)) {
4565                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4566         }
4567
4568         /*
4569          * Note that seqc is checked before the vnode is locked, so by
4570          * the time regular lookup gets to it it may have moved.
4571          *
4572          * Ultimately this does not affect correctness, any lookup errors
4573          * are userspace racing with itself. It is guaranteed that any
4574          * path which ultimately gets found could also have been found
4575          * by regular lookup going all the way in absence of concurrent
4576          * modifications.
4577          */
4578         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4579         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4580         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4581                 pwd_drop(pwd);
4582                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4583         }
4584
4585         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4586         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4587                 vrele(dvp);
4588                 pwd_drop(pwd);
4589                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4590         }
4591
4592         cache_fpl_restore_partial(fpl);
4593 #ifdef INVARIANTS
4594         if (cnp->cn_nameptr != fpl->snd.cn_nameptr) {
4595                 panic("%s: cn_nameptr mismatch (%p != %p) full [%s]\n", __func__,
4596                     cnp->cn_nameptr, fpl->snd.cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4597         }
4598 #endif
4599
4600         ndp->ni_startdir = dvp;
4601         cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4602         if (cache_fpl_islastcn(ndp))
4603                 cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4604         if (cache_fpl_isdotdot(cnp))
4605                 cnp->cn_flags |= ISDOTDOT;
4606
4607         /*
4608          * Skip potential extra slashes parsing did not take care of.
4609          * cache_fplookup_skip_slashes explains the mechanism.
4610          */
4611         if (__predict_false(*(cnp->cn_nameptr) == '/')) {
4612                 do {
4613                         cnp->cn_nameptr++;
4614                         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4615                 } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4616         }
4617
4618         ndp->ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr + 1;
4619 #ifdef INVARIANTS
4620         if (ndp->ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
4621                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
4622                     __func__, ndp->ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
4623                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4624         }
4625 #endif
4626         return (0);
4627 }
4628
4629 static int
4630 cache_fplookup_final_child(struct cache_fpl *fpl, enum vgetstate tvs)
4631 {
4632         struct componentname *cnp;
4633         struct vnode *tvp;
4634         seqc_t tvp_seqc;
4635         int error, lkflags;
4636
4637         cnp = fpl->cnp;
4638         tvp = fpl->tvp;
4639         tvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
4640
4641         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
4642                 lkflags = LK_SHARED;
4643                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
4644                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4645                 error = vget_finish(tvp, lkflags, tvs);
4646                 if (__predict_false(error != 0)) {
4647                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4648                 }
4649         } else {
4650                 vget_finish_ref(tvp, tvs);
4651         }
4652
4653         if (!vn_seqc_consistent(tvp, tvp_seqc)) {
4654                 if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0)
4655                         vput(tvp);
4656                 else
4657                         vrele(tvp);
4658                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4659         }
4660
4661         return (cache_fpl_handled(fpl));
4662 }
4663
4664 /*
4665  * They want to possibly modify the state of the namecache.
4666  */
4667 static int __noinline
4668 cache_fplookup_final_modifying(struct cache_fpl *fpl)
4669 {
4670         struct nameidata *ndp __diagused;
4671         struct componentname *cnp;
4672         enum vgetstate dvs;
4673         struct vnode *dvp, *tvp;
4674         struct mount *mp;
4675         seqc_t dvp_seqc;
4676         int error;
4677         bool docache;
4678
4679         ndp = fpl->ndp;
4680         cnp = fpl->cnp;
4681         dvp = fpl->dvp;
4682         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4683
4684         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) != '/');
4685         MPASS(cache_fpl_islastcn(ndp));
4686         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0)
4687                 MPASS((cnp->cn_flags & WANTPARENT) != 0);
4688         MPASS((cnp->cn_flags & TRAILINGSLASH) == 0);
4689         MPASS(cnp->cn_nameiop == CREATE || cnp->cn_nameiop == DELETE ||
4690             cnp->cn_nameiop == RENAME);
4691         MPASS((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0);
4692         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
4693
4694         docache = (cnp->cn_flags & NOCACHE) ^ NOCACHE;
4695         if (cnp->cn_nameiop == DELETE || cnp->cn_nameiop == RENAME)
4696                 docache = false;
4697
4698         /*
4699          * Regular lookup nulifies the slash, which we don't do here.
4700          * Don't take chances with filesystem routines seeing it for
4701          * the last entry.
4702          */
4703         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
4704                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4705         }
4706
4707         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
4708         if (__predict_false(mp == NULL)) {
4709                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4710         }
4711
4712         if (__predict_false(mp->mnt_flag & MNT_RDONLY)) {
4713                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4714                 /*
4715                  * Original code keeps not checking for CREATE which
4716                  * might be a bug. For now let the old lookup decide.
4717                  */
4718                 if (cnp->cn_nameiop == CREATE) {
4719                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4720                 }
4721                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EROFS));
4722         }
4723
4724         if (fpl->tvp != NULL && (cnp->cn_flags & FAILIFEXISTS) != 0) {
4725                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4726                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EEXIST));
4727         }
4728
4729         /*
4730          * Secure access to dvp; check cache_fplookup_partial_setup for
4731          * reasoning.
4732          *
4733          * XXX At least UFS requires its lookup routine to be called for
4734          * the last path component, which leads to some level of complication
4735          * and inefficiency:
4736          * - the target routine always locks the target vnode, but our caller
4737          *   may not need it locked
4738          * - some of the VOP machinery asserts that the parent is locked, which
4739          *   once more may be not required
4740          *
4741          * TODO: add a flag for filesystems which don't need this.
4742          */
4743         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4744         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4745         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4746                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4747         }
4748
4749         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4750         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4751                 vrele(dvp);
4752                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4753         }
4754
4755         error = vn_lock(dvp, LK_EXCLUSIVE);
4756         if (__predict_false(error != 0)) {
4757                 vrele(dvp);
4758                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4759         }
4760
4761         tvp = NULL;
4762         cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4763         if (docache)
4764                 cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4765         if (cache_fpl_isdotdot(cnp))
4766                 cnp->cn_flags |= ISDOTDOT;
4767         cnp->cn_lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4768         error = VOP_LOOKUP(dvp, &tvp, cnp);
4769         switch (error) {
4770         case EJUSTRETURN:
4771         case 0:
4772                 break;
4773         case ENOTDIR:
4774         case ENOENT:
4775                 vput(dvp);
4776                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
4777         default:
4778                 vput(dvp);
4779                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4780         }
4781
4782         fpl->tvp = tvp;
4783
4784         if (tvp == NULL) {
4785                 MPASS(error == EJUSTRETURN);
4786                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4787                         VOP_UNLOCK(dvp);
4788                 }
4789                 return (cache_fpl_handled(fpl));
4790         }
4791
4792         /*
4793          * There are very hairy corner cases concerning various flag combinations
4794          * and locking state. In particular here we only hold one lock instead of
4795          * two.
4796          *
4797          * Skip the complexity as it is of no significance for normal workloads.
4798          */
4799         if (__predict_false(tvp == dvp)) {
4800                 vput(dvp);
4801                 vrele(tvp);
4802                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4803         }
4804
4805         /*
4806          * If they want the symlink itself we are fine, but if they want to
4807          * follow it regular lookup has to be engaged.
4808          */
4809         if (tvp->v_type == VLNK) {
4810                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) != 0) {
4811                         vput(dvp);
4812                         vput(tvp);
4813                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4814                 }
4815         }
4816
4817         /*
4818          * Since we expect this to be the terminal vnode it should almost never
4819          * be a mount point.
4820          */
4821         if (__predict_false(cache_fplookup_is_mp(fpl))) {
4822                 vput(dvp);
4823                 vput(tvp);
4824                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4825         }
4826
4827         if ((cnp->cn_flags & FAILIFEXISTS) != 0) {
4828                 vput(dvp);
4829                 vput(tvp);
4830                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EEXIST));
4831         }
4832
4833         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) == 0) {
4834                 VOP_UNLOCK(tvp);
4835         }
4836
4837         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4838                 VOP_UNLOCK(dvp);
4839         }
4840
4841         return (cache_fpl_handled(fpl));
4842 }
4843
4844 static int __noinline
4845 cache_fplookup_modifying(struct cache_fpl *fpl)
4846 {
4847         struct nameidata *ndp;
4848
4849         ndp = fpl->ndp;
4850
4851         if (!cache_fpl_islastcn(ndp)) {
4852                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4853         }
4854         return (cache_fplookup_final_modifying(fpl));
4855 }
4856
4857 static int __noinline
4858 cache_fplookup_final_withparent(struct cache_fpl *fpl)
4859 {
4860         struct componentname *cnp;
4861         enum vgetstate dvs, tvs;
4862         struct vnode *dvp, *tvp;
4863         seqc_t dvp_seqc;
4864         int error;
4865
4866         cnp = fpl->cnp;
4867         dvp = fpl->dvp;
4868         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4869         tvp = fpl->tvp;
4870
4871         MPASS((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0);
4872
4873         /*
4874          * This is less efficient than it can be for simplicity.
4875          */
4876         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4877         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4878                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4879         }
4880         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4881         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4882                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4883                 vget_abort(dvp, dvs);
4884                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4885         }
4886
4887         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4888
4889         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0) {
4890                 error = vget_finish(dvp, LK_EXCLUSIVE, dvs);
4891                 if (__predict_false(error != 0)) {
4892                         vget_abort(tvp, tvs);
4893                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4894                 }
4895         } else {
4896                 vget_finish_ref(dvp, dvs);
4897         }
4898
4899         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4900                 vget_abort(tvp, tvs);
4901                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0)
4902                         vput(dvp);
4903                 else
4904                         vrele(dvp);
4905                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4906         }
4907
4908         error = cache_fplookup_final_child(fpl, tvs);
4909         if (__predict_false(error != 0)) {
4910                 MPASS(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_ABORTED ||
4911                     fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED);
4912                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0)
4913                         vput(dvp);
4914                 else
4915                         vrele(dvp);
4916                 return (error);
4917         }
4918
4919         MPASS(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED);
4920         return (0);
4921 }
4922
4923 static int
4924 cache_fplookup_final(struct cache_fpl *fpl)
4925 {
4926         struct componentname *cnp;
4927         enum vgetstate tvs;
4928         struct vnode *dvp, *tvp;
4929         seqc_t dvp_seqc;
4930
4931         cnp = fpl->cnp;
4932         dvp = fpl->dvp;
4933         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4934         tvp = fpl->tvp;
4935
4936         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) != '/');
4937
4938         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
4939                 return (cache_fplookup_final_modifying(fpl));
4940         }
4941
4942         if ((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0)
4943                 return (cache_fplookup_final_withparent(fpl));
4944
4945         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4946         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4947                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4948         }
4949
4950         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4951                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4952                 vget_abort(tvp, tvs);
4953                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4954         }
4955
4956         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4957         return (cache_fplookup_final_child(fpl, tvs));
4958 }
4959
4960 /*
4961  * Comment from locked lookup:
4962  * Check for degenerate name (e.g. / or "") which is a way of talking about a
4963  * directory, e.g. like "/." or ".".
4964  */
4965 static int __noinline
4966 cache_fplookup_degenerate(struct cache_fpl *fpl)
4967 {
4968         struct componentname *cnp;
4969         struct vnode *dvp;
4970         enum vgetstate dvs;
4971         int error, lkflags;
4972 #ifdef INVARIANTS
4973         char *cp;
4974 #endif
4975
4976         fpl->tvp = fpl->dvp;
4977         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4978
4979         cnp = fpl->cnp;
4980         dvp = fpl->dvp;
4981
4982 #ifdef INVARIANTS
4983         for (cp = cnp->cn_pnbuf; *cp != '\0'; cp++) {
4984                 KASSERT(*cp == '/',
4985                     ("%s: encountered non-slash; string [%s]\n", __func__,
4986                     cnp->cn_pnbuf));
4987         }
4988 #endif
4989
4990         if (__predict_false(cnp->cn_nameiop != LOOKUP)) {
4991                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4992                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EISDIR));
4993         }
4994
4995         if ((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0) {
4996                 return (cache_fplookup_final_withparent(fpl));
4997         }
4998
4999         dvs = vget_prep_smr(dvp);
5000         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5001         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
5002                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5003         }
5004
5005         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
5006                 lkflags = LK_SHARED;
5007                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
5008                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
5009                 error = vget_finish(dvp, lkflags, dvs);
5010                 if (__predict_false(error != 0)) {
5011                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5012                 }
5013         } else {
5014                 vget_finish_ref(dvp, dvs);
5015         }
5016         return (cache_fpl_handled(fpl));
5017 }
5018
5019 static int __noinline
5020 cache_fplookup_emptypath(struct cache_fpl *fpl)
5021 {
5022         struct nameidata *ndp;
5023         struct componentname *cnp;
5024         enum vgetstate tvs;
5025         struct vnode *tvp;
5026         int error, lkflags;
5027
5028         fpl->tvp = fpl->dvp;
5029         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5030
5031         ndp = fpl->ndp;
5032         cnp = fpl->cnp;
5033         tvp = fpl->tvp;
5034
5035         MPASS(*cnp->cn_pnbuf == '\0');
5036
5037         if (__predict_false((cnp->cn_flags & EMPTYPATH) == 0)) {
5038                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5039                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
5040         }
5041
5042         MPASS((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT | WANTPARENT)) == 0);
5043
5044         tvs = vget_prep_smr(tvp);
5045         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5046         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
5047                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5048         }
5049
5050         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
5051                 lkflags = LK_SHARED;
5052                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
5053                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
5054                 error = vget_finish(tvp, lkflags, tvs);
5055                 if (__predict_false(error != 0)) {
5056                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5057                 }
5058         } else {
5059                 vget_finish_ref(tvp, tvs);
5060         }
5061
5062         ndp->ni_resflags |= NIRES_EMPTYPATH;
5063         return (cache_fpl_handled(fpl));
5064 }
5065
5066 static int __noinline
5067 cache_fplookup_noentry(struct cache_fpl *fpl)
5068 {
5069         struct nameidata *ndp;
5070         struct componentname *cnp;
5071         enum vgetstate dvs;
5072         struct vnode *dvp, *tvp;
5073         seqc_t dvp_seqc;
5074         int error;
5075
5076         ndp = fpl->ndp;
5077         cnp = fpl->cnp;
5078         dvp = fpl->dvp;
5079         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5080
5081         MPASS((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0);
5082         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
5083         if (cnp->cn_nameiop == LOOKUP)
5084                 MPASS((cnp->cn_flags & NOCACHE) == 0);
5085         MPASS(!cache_fpl_isdotdot(cnp));
5086
5087         /*
5088          * Hack: delayed name len checking.
5089          */
5090         if (__predict_false(cnp->cn_namelen > NAME_MAX)) {
5091                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5092                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENAMETOOLONG));
5093         }
5094
5095         if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5096                 return (cache_fplookup_skip_slashes(fpl));
5097         }
5098
5099         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '\0') {
5100                 return (cache_fplookup_emptypath(fpl));
5101         }
5102
5103         if (cnp->cn_nameptr[0] == '\0') {
5104                 if (fpl->tvp == NULL) {
5105                         return (cache_fplookup_degenerate(fpl));
5106                 }
5107                 return (cache_fplookup_trailingslash(fpl));
5108         }
5109
5110         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
5111                 fpl->tvp = NULL;
5112                 return (cache_fplookup_modifying(fpl));
5113         }
5114
5115         /*
5116          * Only try to fill in the component if it is the last one,
5117          * otherwise not only there may be several to handle but the
5118          * walk may be complicated.
5119          */
5120         if (!cache_fpl_islastcn(ndp)) {
5121                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5122         }
5123
5124         /*
5125          * Regular lookup nulifies the slash, which we don't do here.
5126          * Don't take chances with filesystem routines seeing it for
5127          * the last entry.
5128          */
5129         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5130                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5131         }
5132
5133         /*
5134          * Secure access to dvp; check cache_fplookup_partial_setup for
5135          * reasoning.
5136          */
5137         dvs = vget_prep_smr(dvp);
5138         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5139         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
5140                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5141         }
5142
5143         vget_finish_ref(dvp, dvs);
5144         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
5145                 vrele(dvp);
5146                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5147         }
5148
5149         error = vn_lock(dvp, LK_SHARED);
5150         if (__predict_false(error != 0)) {
5151                 vrele(dvp);
5152                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5153         }
5154
5155         tvp = NULL;
5156         /*
5157          * TODO: provide variants which don't require locking either vnode.
5158          */
5159         cnp->cn_flags |= ISLASTCN | MAKEENTRY;
5160         cnp->cn_lkflags = LK_SHARED;
5161         if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0) {
5162                 cnp->cn_lkflags = LK_EXCLUSIVE;
5163         }
5164         error = VOP_LOOKUP(dvp, &tvp, cnp);
5165         switch (error) {
5166         case EJUSTRETURN:
5167         case 0:
5168                 break;
5169         case ENOTDIR:
5170         case ENOENT:
5171                 vput(dvp);
5172                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
5173         default:
5174                 vput(dvp);
5175                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5176         }
5177
5178         fpl->tvp = tvp;
5179
5180         if (tvp == NULL) {
5181                 MPASS(error == EJUSTRETURN);
5182                 if ((cnp->cn_flags & (WANTPARENT | LOCKPARENT)) == 0) {
5183                         vput(dvp);
5184                 } else if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
5185                         VOP_UNLOCK(dvp);
5186                 }
5187                 return (cache_fpl_handled(fpl));
5188         }
5189
5190         if (tvp->v_type == VLNK) {
5191                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) != 0) {
5192                         vput(dvp);
5193                         vput(tvp);
5194                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5195                 }
5196         }
5197
5198         if (__predict_false(cache_fplookup_is_mp(fpl))) {
5199                 vput(dvp);
5200                 vput(tvp);
5201                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5202         }
5203
5204         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) == 0) {
5205                 VOP_UNLOCK(tvp);
5206         }
5207
5208         if ((cnp->cn_flags & (WANTPARENT | LOCKPARENT)) == 0) {
5209                 vput(dvp);
5210         } else if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
5211                 VOP_UNLOCK(dvp);
5212         }
5213         return (cache_fpl_handled(fpl));
5214 }
5215
5216 static int __noinline
5217 cache_fplookup_dot(struct cache_fpl *fpl)
5218 {
5219         int error;
5220
5221         MPASS(!seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc));
5222
5223         if (__predict_false(fpl->dvp->v_type != VDIR)) {
5224                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5225                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5226         }
5227
5228         /*
5229          * Just re-assign the value. seqc will be checked later for the first
5230          * non-dot path component in line and/or before deciding to return the
5231          * vnode.
5232          */
5233         fpl->tvp = fpl->dvp;
5234         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5235
5236         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, fpl->dvp, ".", fpl->dvp);
5237
5238         error = 0;
5239         if (cache_fplookup_is_mp(fpl)) {
5240                 error = cache_fplookup_cross_mount(fpl);
5241         }
5242         return (error);
5243 }
5244
5245 static int __noinline
5246 cache_fplookup_dotdot(struct cache_fpl *fpl)
5247 {
5248         struct nameidata *ndp;
5249         struct componentname *cnp;
5250         struct namecache *ncp;
5251         struct vnode *dvp;
5252         struct prison *pr;
5253         u_char nc_flag;
5254
5255         ndp = fpl->ndp;
5256         cnp = fpl->cnp;
5257         dvp = fpl->dvp;
5258
5259         MPASS(cache_fpl_isdotdot(cnp));
5260
5261         /*
5262          * XXX this is racy the same way regular lookup is
5263          */
5264         for (pr = cnp->cn_cred->cr_prison; pr != NULL;
5265             pr = pr->pr_parent)
5266                 if (dvp == pr->pr_root)
5267                         break;
5268
5269         if (dvp == ndp->ni_rootdir ||
5270             dvp == ndp->ni_topdir ||
5271             dvp == rootvnode ||
5272             pr != NULL) {
5273                 fpl->tvp = dvp;
5274                 fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(dvp);
5275                 if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5276                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5277                 }
5278                 return (0);
5279         }
5280
5281         if ((dvp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
5282                 /*
5283                  * TODO
5284                  * The opposite of climb mount is needed here.
5285                  */
5286                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5287         }
5288
5289         if (__predict_false(dvp->v_type != VDIR)) {
5290                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5291                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5292         }
5293
5294         ncp = atomic_load_consume_ptr(&dvp->v_cache_dd);
5295         if (ncp == NULL) {
5296                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5297         }
5298
5299         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5300         if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
5301                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
5302                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5303                 fpl->tvp = ncp->nc_vp;
5304         } else {
5305                 fpl->tvp = ncp->nc_dvp;
5306         }
5307
5308         fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->tvp);
5309         if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5310                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5311         }
5312
5313         /*
5314          * Acquire fence provided by vn_seqc_read_any above.
5315          */
5316         if (__predict_false(atomic_load_ptr(&dvp->v_cache_dd) != ncp)) {
5317                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5318         }
5319
5320         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
5321                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5322         }
5323
5324         return (0);
5325 }
5326
5327 static int __noinline
5328 cache_fplookup_neg(struct cache_fpl *fpl, struct namecache *ncp, uint32_t hash)
5329 {
5330         u_char nc_flag __diagused;
5331         bool neg_promote;
5332
5333 #ifdef INVARIANTS
5334         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5335         MPASS((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0);
5336 #endif
5337         /*
5338          * If they want to create an entry we need to replace this one.
5339          */
5340         if (__predict_false(fpl->cnp->cn_nameiop != LOOKUP)) {
5341                 fpl->tvp = NULL;
5342                 return (cache_fplookup_modifying(fpl));
5343         }
5344         neg_promote = cache_neg_hit_prep(ncp);
5345         if (!cache_fpl_neg_ncp_canuse(ncp)) {
5346                 cache_neg_hit_abort(ncp);
5347                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5348         }
5349         if (neg_promote) {
5350                 return (cache_fplookup_negative_promote(fpl, ncp, hash));
5351         }
5352         cache_neg_hit_finish(ncp);
5353         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5354         return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
5355 }
5356
5357 /*
5358  * Resolve a symlink. Called by filesystem-specific routines.
5359  *
5360  * Code flow is:
5361  * ... -> cache_fplookup_symlink -> VOP_FPLOOKUP_SYMLINK -> cache_symlink_resolve
5362  */
5363 int
5364 cache_symlink_resolve(struct cache_fpl *fpl, const char *string, size_t len)
5365 {
5366         struct nameidata *ndp;
5367         struct componentname *cnp;
5368         size_t adjust;
5369
5370         ndp = fpl->ndp;
5371         cnp = fpl->cnp;
5372
5373         if (__predict_false(len == 0)) {
5374                 return (ENOENT);
5375         }
5376
5377         if (__predict_false(len > MAXPATHLEN - 2)) {
5378                 if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5379                         return (EAGAIN);
5380                 }
5381         }
5382
5383         ndp->ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr - cnp->cn_namelen + 1;
5384 #ifdef INVARIANTS
5385         if (ndp->ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
5386                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
5387                     __func__, ndp->ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
5388                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
5389         }
5390 #endif
5391
5392         if (__predict_false(len + ndp->ni_pathlen > MAXPATHLEN)) {
5393                 return (ENAMETOOLONG);
5394         }
5395
5396         if (__predict_false(ndp->ni_loopcnt++ >= MAXSYMLINKS)) {
5397                 return (ELOOP);
5398         }
5399
5400         adjust = len;
5401         if (ndp->ni_pathlen > 1) {
5402                 bcopy(ndp->ni_next, cnp->cn_pnbuf + len, ndp->ni_pathlen);
5403         } else {
5404                 if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5405                         adjust = len + 1;
5406                         cnp->cn_pnbuf[len] = '/';
5407                         cnp->cn_pnbuf[len + 1] = '\0';
5408                 } else {
5409                         cnp->cn_pnbuf[len] = '\0';
5410                 }
5411         }
5412         bcopy(string, cnp->cn_pnbuf, len);
5413
5414         ndp->ni_pathlen += adjust;
5415         cache_fpl_pathlen_add(fpl, adjust);
5416         cnp->cn_nameptr = cnp->cn_pnbuf;
5417         fpl->nulchar = &cnp->cn_nameptr[ndp->ni_pathlen - 1];
5418         fpl->tvp = NULL;
5419         return (0);
5420 }
5421
5422 static int __noinline
5423 cache_fplookup_symlink(struct cache_fpl *fpl)
5424 {
5425         struct mount *mp;
5426         struct nameidata *ndp;
5427         struct componentname *cnp;
5428         struct vnode *dvp, *tvp;
5429         int error;
5430
5431         ndp = fpl->ndp;
5432         cnp = fpl->cnp;
5433         dvp = fpl->dvp;
5434         tvp = fpl->tvp;
5435
5436         if (cache_fpl_islastcn(ndp)) {
5437                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) == 0) {
5438                         return (cache_fplookup_final(fpl));
5439                 }
5440         }
5441
5442         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
5443         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5444                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5445         }
5446
5447         /*
5448          * Note this check races against setting the flag just like regular
5449          * lookup.
5450          */
5451         if (__predict_false((mp->mnt_flag & MNT_NOSYMFOLLOW) != 0)) {
5452                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5453                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EACCES));
5454         }
5455
5456         error = VOP_FPLOOKUP_SYMLINK(tvp, fpl);
5457         if (__predict_false(error != 0)) {
5458                 switch (error) {
5459                 case EAGAIN:
5460                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5461                 case ENOENT:
5462                 case ENAMETOOLONG:
5463                 case ELOOP:
5464                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5465                         return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
5466                 default:
5467                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5468                 }
5469         }
5470
5471         if (*(cnp->cn_nameptr) == '/') {
5472                 fpl->dvp = cache_fpl_handle_root(fpl);
5473                 fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->dvp);
5474                 if (seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc)) {
5475                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5476                 }
5477                 /*
5478                  * The main loop assumes that ->dvp points to a vnode belonging
5479                  * to a filesystem which can do lockless lookup, but the absolute
5480                  * symlink can be wandering off to one which does not.
5481                  */
5482                 mp = atomic_load_ptr(&fpl->dvp->v_mount);
5483                 if (__predict_false(mp == NULL)) {
5484                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5485                 }
5486                 if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5487                         cache_fpl_checkpoint(fpl);
5488                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5489                 }
5490         }
5491         return (0);
5492 }
5493
5494 static int
5495 cache_fplookup_next(struct cache_fpl *fpl)
5496 {
5497         struct componentname *cnp;
5498         struct namecache *ncp;
5499         struct vnode *dvp, *tvp;
5500         u_char nc_flag;
5501         uint32_t hash;
5502         int error;
5503
5504         cnp = fpl->cnp;
5505         dvp = fpl->dvp;
5506         hash = fpl->hash;
5507
5508         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
5509                 if (cnp->cn_namelen == 1) {
5510                         return (cache_fplookup_dot(fpl));
5511                 }
5512                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
5513                         return (cache_fplookup_dotdot(fpl));
5514                 }
5515         }
5516
5517         MPASS(!cache_fpl_isdotdot(cnp));
5518
5519         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
5520                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
5521                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
5522                         break;
5523         }
5524
5525         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
5526                 return (cache_fplookup_noentry(fpl));
5527         }
5528
5529         tvp = atomic_load_ptr(&ncp->nc_vp);
5530         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5531         if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0) {
5532                 return (cache_fplookup_neg(fpl, ncp, hash));
5533         }
5534
5535         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
5536                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5537         }
5538
5539         fpl->tvp = tvp;
5540         fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
5541         if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5542                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5543         }
5544
5545         counter_u64_add(numposhits, 1);
5546         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, tvp);
5547
5548         error = 0;
5549         if (cache_fplookup_is_mp(fpl)) {
5550                 error = cache_fplookup_cross_mount(fpl);
5551         }
5552         return (error);
5553 }
5554
5555 static bool
5556 cache_fplookup_mp_supported(struct mount *mp)
5557 {
5558
5559         MPASS(mp != NULL);
5560         if ((mp->mnt_kern_flag & MNTK_FPLOOKUP) == 0)
5561                 return (false);
5562         return (true);
5563 }
5564
5565 /*
5566  * Walk up the mount stack (if any).
5567  *
5568  * Correctness is provided in the following ways:
5569  * - all vnodes are protected from freeing with SMR
5570  * - struct mount objects are type stable making them always safe to access
5571  * - stability of the particular mount is provided by busying it
5572  * - relationship between the vnode which is mounted on and the mount is
5573  *   verified with the vnode sequence counter after busying
5574  * - association between root vnode of the mount and the mount is protected
5575  *   by busy
5576  *
5577  * From that point on we can read the sequence counter of the root vnode
5578  * and get the next mount on the stack (if any) using the same protection.
5579  *
5580  * By the end of successful walk we are guaranteed the reached state was
5581  * indeed present at least at some point which matches the regular lookup.
5582  */
5583 static int __noinline
5584 cache_fplookup_climb_mount(struct cache_fpl *fpl)
5585 {
5586         struct mount *mp, *prev_mp;
5587         struct mount_pcpu *mpcpu, *prev_mpcpu;
5588         struct vnode *vp;
5589         seqc_t vp_seqc;
5590
5591         vp = fpl->tvp;
5592         vp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5593
5594         VNPASS(vp->v_type == VDIR || vp->v_type == VREG || vp->v_type == VBAD, vp);
5595         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5596         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5597                 return (0);
5598         }
5599
5600         prev_mp = NULL;
5601         for (;;) {
5602                 if (!vfs_op_thread_enter_crit(mp, mpcpu)) {
5603                         if (prev_mp != NULL)
5604                                 vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5605                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5606                 }
5607                 if (prev_mp != NULL)
5608                         vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5609                 if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
5610                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5611                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5612                 }
5613                 if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5614                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5615                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5616                 }
5617                 vp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_rootvnode);
5618                 if (vp == NULL) {
5619                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5620                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5621                 }
5622                 vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
5623                 if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
5624                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5625                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5626                 }
5627                 prev_mp = mp;
5628                 prev_mpcpu = mpcpu;
5629                 mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5630                 if (mp == NULL)
5631                         break;
5632         }
5633
5634         vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5635         fpl->tvp = vp;
5636         fpl->tvp_seqc = vp_seqc;
5637         return (0);
5638 }
5639
5640 static int __noinline
5641 cache_fplookup_cross_mount(struct cache_fpl *fpl)
5642 {
5643         struct mount *mp;
5644         struct mount_pcpu *mpcpu;
5645         struct vnode *vp;
5646         seqc_t vp_seqc;
5647
5648         vp = fpl->tvp;
5649         vp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5650
5651         VNPASS(vp->v_type == VDIR || vp->v_type == VREG || vp->v_type == VBAD, vp);
5652         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5653         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5654                 return (0);
5655         }
5656
5657         if (!vfs_op_thread_enter_crit(mp, mpcpu)) {
5658                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5659         }
5660         if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
5661                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5662                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5663         }
5664         if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5665                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5666                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5667         }
5668         vp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_rootvnode);
5669         if (__predict_false(vp == NULL)) {
5670                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5671                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5672         }
5673         vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
5674         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5675         if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
5676                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5677         }
5678         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5679         if (__predict_false(mp != NULL)) {
5680                 /*
5681                  * There are possibly more mount points on top.
5682                  * Normally this does not happen so for simplicity just start
5683                  * over.
5684                  */
5685                 return (cache_fplookup_climb_mount(fpl));
5686         }
5687
5688         fpl->tvp = vp;
5689         fpl->tvp_seqc = vp_seqc;
5690         return (0);
5691 }
5692
5693 /*
5694  * Check if a vnode is mounted on.
5695  */
5696 static bool
5697 cache_fplookup_is_mp(struct cache_fpl *fpl)
5698 {
5699         struct vnode *vp;
5700
5701         vp = fpl->tvp;
5702         return ((vn_irflag_read(vp) & VIRF_MOUNTPOINT) != 0);
5703 }
5704
5705 /*
5706  * Parse the path.
5707  *
5708  * The code was originally copy-pasted from regular lookup and despite
5709  * clean ups leaves performance on the table. Any modifications here
5710  * must take into account that in case off fallback the resulting
5711  * nameidata state has to be compatible with the original.
5712  */
5713
5714 /*
5715  * Debug ni_pathlen tracking.
5716  */
5717 #ifdef INVARIANTS
5718 static void
5719 cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5720 {
5721
5722         fpl->debug.ni_pathlen += n;
5723         KASSERT(fpl->debug.ni_pathlen <= PATH_MAX,
5724             ("%s: pathlen overflow to %zd\n", __func__, fpl->debug.ni_pathlen));
5725 }
5726
5727 static void
5728 cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5729 {
5730
5731         fpl->debug.ni_pathlen -= n;
5732         KASSERT(fpl->debug.ni_pathlen <= PATH_MAX,
5733             ("%s: pathlen underflow to %zd\n", __func__, fpl->debug.ni_pathlen));
5734 }
5735
5736 static void
5737 cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl)
5738 {
5739
5740         cache_fpl_pathlen_add(fpl, 1);
5741 }
5742
5743 static void
5744 cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl)
5745 {
5746
5747         cache_fpl_pathlen_sub(fpl, 1);
5748 }
5749 #else
5750 static void
5751 cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5752 {
5753 }
5754
5755 static void
5756 cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5757 {
5758 }
5759
5760 static void
5761 cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl)
5762 {
5763 }
5764
5765 static void
5766 cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl)
5767 {
5768 }
5769 #endif
5770
5771 static void
5772 cache_fplookup_parse(struct cache_fpl *fpl)
5773 {
5774         struct nameidata *ndp;
5775         struct componentname *cnp;
5776         struct vnode *dvp;
5777         char *cp;
5778         uint32_t hash;
5779
5780         ndp = fpl->ndp;
5781         cnp = fpl->cnp;
5782         dvp = fpl->dvp;
5783
5784         /*
5785          * Find the end of this path component, it is either / or nul.
5786          *
5787          * Store / as a temporary sentinel so that we only have one character
5788          * to test for. Pathnames tend to be short so this should not be
5789          * resulting in cache misses.
5790          *
5791          * TODO: fix this to be word-sized.
5792          */
5793         MPASS(&cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1] >= cnp->cn_pnbuf);
5794         KASSERT(&cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1] == fpl->nulchar,
5795             ("%s: mismatch between pathlen (%zu) and nulchar (%p != %p), string [%s]\n",
5796             __func__, fpl->debug.ni_pathlen, &cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1],
5797             fpl->nulchar, cnp->cn_pnbuf));
5798         KASSERT(*fpl->nulchar == '\0',
5799             ("%s: expected nul at %p; string [%s]\n", __func__, fpl->nulchar,
5800             cnp->cn_pnbuf));
5801         hash = cache_get_hash_iter_start(dvp);
5802         *fpl->nulchar = '/';
5803         for (cp = cnp->cn_nameptr; *cp != '/'; cp++) {
5804                 KASSERT(*cp != '\0',
5805                     ("%s: encountered unexpected nul; string [%s]\n", __func__,
5806                     cnp->cn_nameptr));
5807                 hash = cache_get_hash_iter(*cp, hash);
5808                 continue;
5809         }
5810         *fpl->nulchar = '\0';
5811         fpl->hash = cache_get_hash_iter_finish(hash);
5812
5813         cnp->cn_namelen = cp - cnp->cn_nameptr;
5814         cache_fpl_pathlen_sub(fpl, cnp->cn_namelen);
5815
5816 #ifdef INVARIANTS
5817         /*
5818          * cache_get_hash only accepts lengths up to NAME_MAX. This is fine since
5819          * we are going to fail this lookup with ENAMETOOLONG (see below).
5820          */
5821         if (cnp->cn_namelen <= NAME_MAX) {
5822                 if (fpl->hash != cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp)) {
5823                         panic("%s: mismatched hash for [%s] len %ld", __func__,
5824                             cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen);
5825                 }
5826         }
5827 #endif
5828
5829         /*
5830          * Hack: we have to check if the found path component's length exceeds
5831          * NAME_MAX. However, the condition is very rarely true and check can
5832          * be elided in the common case -- if an entry was found in the cache,
5833          * then it could not have been too long to begin with.
5834          */
5835         ndp->ni_next = cp;
5836 }
5837
5838 static void
5839 cache_fplookup_parse_advance(struct cache_fpl *fpl)
5840 {
5841         struct nameidata *ndp;
5842         struct componentname *cnp;
5843
5844         ndp = fpl->ndp;
5845         cnp = fpl->cnp;
5846
5847         cnp->cn_nameptr = ndp->ni_next;
5848         KASSERT(*(cnp->cn_nameptr) == '/',
5849             ("%s: should have seen slash at %p ; buf %p [%s]\n", __func__,
5850             cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf, cnp->cn_pnbuf));
5851         cnp->cn_nameptr++;
5852         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
5853 }
5854
5855 /*
5856  * Skip spurious slashes in a pathname (e.g., "foo///bar") and retry.
5857  *
5858  * Lockless lookup tries to elide checking for spurious slashes and should they
5859  * be present is guaranteed to fail to find an entry. In this case the caller
5860  * must check if the name starts with a slash and call this routine.  It is
5861  * going to fast forward across the spurious slashes and set the state up for
5862  * retry.
5863  */
5864 static int __noinline
5865 cache_fplookup_skip_slashes(struct cache_fpl *fpl)
5866 {
5867         struct nameidata *ndp;
5868         struct componentname *cnp;
5869
5870         ndp = fpl->ndp;
5871         cnp = fpl->cnp;
5872
5873         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) == '/');
5874         do {
5875                 cnp->cn_nameptr++;
5876                 cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
5877         } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
5878
5879         /*
5880          * Go back to one slash so that cache_fplookup_parse_advance has
5881          * something to skip.
5882          */
5883         cnp->cn_nameptr--;
5884         cache_fpl_pathlen_inc(fpl);
5885
5886         /*
5887          * cache_fplookup_parse_advance starts from ndp->ni_next
5888          */
5889         ndp->ni_next = cnp->cn_nameptr;
5890
5891         /*
5892          * See cache_fplookup_dot.
5893          */
5894         fpl->tvp = fpl->dvp;
5895         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5896
5897         return (0);
5898 }
5899
5900 /*
5901  * Handle trailing slashes (e.g., "foo/").
5902  *
5903  * If a trailing slash is found the terminal vnode must be a directory.
5904  * Regular lookup shortens the path by nulifying the first trailing slash and
5905  * sets the TRAILINGSLASH flag to denote this took place. There are several
5906  * checks on it performed later.
5907  *
5908  * Similarly to spurious slashes, lockless lookup handles this in a speculative
5909  * manner relying on an invariant that a non-directory vnode will get a miss.
5910  * In this case cn_nameptr[0] == '\0' and cn_namelen == 0.
5911  *
5912  * Thus for a path like "foo/bar/" the code unwinds the state back to "bar/"
5913  * and denotes this is the last path component, which avoids looping back.
5914  *
5915  * Only plain lookups are supported for now to restrict corner cases to handle.
5916  */
5917 static int __noinline
5918 cache_fplookup_trailingslash(struct cache_fpl *fpl)
5919 {
5920 #ifdef INVARIANTS
5921         size_t ni_pathlen;
5922 #endif
5923         struct nameidata *ndp;
5924         struct componentname *cnp;
5925         struct namecache *ncp;
5926         struct vnode *tvp;
5927         char *cn_nameptr_orig, *cn_nameptr_slash;
5928         seqc_t tvp_seqc;
5929         u_char nc_flag;
5930
5931         ndp = fpl->ndp;
5932         cnp = fpl->cnp;
5933         tvp = fpl->tvp;
5934         tvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5935
5936         MPASS(fpl->dvp == fpl->tvp);
5937         KASSERT(cache_fpl_istrailingslash(fpl),
5938             ("%s: expected trailing slash at %p; string [%s]\n", __func__, fpl->nulchar - 1,
5939             cnp->cn_pnbuf));
5940         KASSERT(cnp->cn_nameptr[0] == '\0',
5941             ("%s: expected nul char at %p; string [%s]\n", __func__, &cnp->cn_nameptr[0],
5942             cnp->cn_pnbuf));
5943         KASSERT(cnp->cn_namelen == 0,
5944             ("%s: namelen 0 but got %ld; string [%s]\n", __func__, cnp->cn_namelen,
5945             cnp->cn_pnbuf));
5946         MPASS(cnp->cn_nameptr > cnp->cn_pnbuf);
5947
5948         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
5949                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5950         }
5951
5952         if (__predict_false(tvp->v_type != VDIR)) {
5953                 if (!vn_seqc_consistent(tvp, tvp_seqc)) {
5954                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5955                 }
5956                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5957                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5958         }
5959
5960         /*
5961          * Denote the last component.
5962          */
5963         ndp->ni_next = &cnp->cn_nameptr[0];
5964         MPASS(cache_fpl_islastcn(ndp));
5965
5966         /*
5967          * Unwind trailing slashes.
5968          */
5969         cn_nameptr_orig = cnp->cn_nameptr;
5970         while (cnp->cn_nameptr >= cnp->cn_pnbuf) {
5971                 cnp->cn_nameptr--;
5972                 if (cnp->cn_nameptr[0] != '/') {
5973                         break;
5974                 }
5975         }
5976
5977         /*
5978          * Unwind to the beginning of the path component.
5979          *
5980          * Note the path may or may not have started with a slash.
5981          */
5982         cn_nameptr_slash = cnp->cn_nameptr;
5983         while (cnp->cn_nameptr > cnp->cn_pnbuf) {
5984                 cnp->cn_nameptr--;
5985                 if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5986                         break;
5987                 }
5988         }
5989         if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5990                 cnp->cn_nameptr++;
5991         }
5992
5993         cnp->cn_namelen = cn_nameptr_slash - cnp->cn_nameptr + 1;
5994         cache_fpl_pathlen_add(fpl, cn_nameptr_orig - cnp->cn_nameptr);
5995         cache_fpl_checkpoint(fpl);
5996
5997 #ifdef INVARIANTS
5998         ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr + 1;
5999         if (ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
6000                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
6001                     __func__, ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
6002                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
6003         }
6004 #endif
6005
6006         /*
6007          * If this was a "./" lookup the parent directory is already correct.
6008          */
6009         if (cnp->cn_nameptr[0] == '.' && cnp->cn_namelen == 1) {
6010                 return (0);
6011         }
6012
6013         /*
6014          * Otherwise we need to look it up.
6015          */
6016         tvp = fpl->tvp;
6017         ncp = atomic_load_consume_ptr(&tvp->v_cache_dd);
6018         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
6019                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6020         }
6021         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
6022         if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
6023                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6024         }
6025         fpl->dvp = ncp->nc_dvp;
6026         fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->dvp);
6027         if (seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc)) {
6028                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6029         }
6030         return (0);
6031 }
6032
6033 /*
6034  * See the API contract for VOP_FPLOOKUP_VEXEC.
6035  */
6036 static int __noinline
6037 cache_fplookup_failed_vexec(struct cache_fpl *fpl, int error)
6038 {
6039         struct componentname *cnp;
6040         struct vnode *dvp;
6041         seqc_t dvp_seqc;
6042
6043         cnp = fpl->cnp;
6044         dvp = fpl->dvp;
6045         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
6046
6047         /*
6048          * Hack: delayed empty path checking.
6049          */
6050         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '\0') {
6051                 return (cache_fplookup_emptypath(fpl));
6052         }
6053
6054         /*
6055          * TODO: Due to ignoring trailing slashes lookup will perform a
6056          * permission check on the last dir when it should not be doing it.  It
6057          * may fail, but said failure should be ignored. It is possible to fix
6058          * it up fully without resorting to regular lookup, but for now just
6059          * abort.
6060          */
6061         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
6062                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6063         }
6064
6065         /*
6066          * Hack: delayed degenerate path checking.
6067          */
6068         if (cnp->cn_nameptr[0] == '\0' && fpl->tvp == NULL) {
6069                 return (cache_fplookup_degenerate(fpl));
6070         }
6071
6072         /*
6073          * Hack: delayed name len checking.
6074          */
6075         if (__predict_false(cnp->cn_namelen > NAME_MAX)) {
6076                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
6077                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENAMETOOLONG));
6078         }
6079
6080         /*
6081          * Hack: they may be looking up foo/bar, where foo is not a directory.
6082          * In such a case we need to return ENOTDIR, but we may happen to get
6083          * here with a different error.
6084          */
6085         if (dvp->v_type != VDIR) {
6086                 error = ENOTDIR;
6087         }
6088
6089         /*
6090          * Hack: handle O_SEARCH.
6091          *
6092          * Open Group Base Specifications Issue 7, 2018 edition states:
6093          * <quote>
6094          * If the access mode of the open file description associated with the
6095          * file descriptor is not O_SEARCH, the function shall check whether
6096          * directory searches are permitted using the current permissions of
6097          * the directory underlying the file descriptor. If the access mode is
6098          * O_SEARCH, the function shall not perform the check.
6099          * </quote>
6100          *
6101          * Regular lookup tests for the NOEXECCHECK flag for every path
6102          * component to decide whether to do the permission check. However,
6103          * since most lookups never have the flag (and when they do it is only
6104          * present for the first path component), lockless lookup only acts on
6105          * it if there is a permission problem. Here the flag is represented
6106          * with a boolean so that we don't have to clear it on the way out.
6107          *
6108          * For simplicity this always aborts.
6109          * TODO: check if this is the first lookup and ignore the permission
6110          * problem. Note the flag has to survive fallback (if it happens to be
6111          * performed).
6112          */
6113         if (fpl->fsearch) {
6114                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6115         }
6116
6117         switch (error) {
6118         case EAGAIN:
6119                 if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
6120                         error = cache_fpl_aborted(fpl);
6121                 } else {
6122                         cache_fpl_partial(fpl);
6123                 }
6124                 break;
6125         default:
6126                 if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
6127                         error = cache_fpl_aborted(fpl);
6128                 } else {
6129                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
6130                         cache_fpl_handled_error(fpl, error);
6131                 }
6132                 break;
6133         }
6134         return (error);
6135 }
6136
6137 static int
6138 cache_fplookup_impl(struct vnode *dvp, struct cache_fpl *fpl)
6139 {
6140         struct nameidata *ndp;
6141         struct componentname *cnp;
6142         struct mount *mp;
6143         int error;
6144
6145         ndp = fpl->ndp;
6146         cnp = fpl->cnp;
6147
6148         cache_fpl_checkpoint(fpl);
6149
6150         /*
6151          * The vnode at hand is almost always stable, skip checking for it.
6152          * Worst case this postpones the check towards the end of the iteration
6153          * of the main loop.
6154          */
6155         fpl->dvp = dvp;
6156         fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_notmodify(fpl->dvp);
6157
6158         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
6159         if (__predict_false(mp == NULL || !cache_fplookup_mp_supported(mp))) {
6160                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6161         }
6162
6163         MPASS(fpl->tvp == NULL);
6164
6165         for (;;) {
6166                 cache_fplookup_parse(fpl);
6167
6168                 error = VOP_FPLOOKUP_VEXEC(fpl->dvp, cnp->cn_cred);
6169                 if (__predict_false(error != 0)) {
6170                         error = cache_fplookup_failed_vexec(fpl, error);
6171                         break;
6172                 }
6173
6174                 error = cache_fplookup_next(fpl);
6175                 if (__predict_false(cache_fpl_terminated(fpl))) {
6176                         break;
6177                 }
6178
6179                 VNPASS(!seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc), fpl->tvp);
6180
6181                 if (fpl->tvp->v_type == VLNK) {
6182                         error = cache_fplookup_symlink(fpl);
6183                         if (cache_fpl_terminated(fpl)) {
6184                                 break;
6185                         }
6186                 } else {
6187                         if (cache_fpl_islastcn(ndp)) {
6188                                 error = cache_fplookup_final(fpl);
6189                                 break;
6190                         }
6191
6192                         if (!vn_seqc_consistent(fpl->dvp, fpl->dvp_seqc)) {
6193                                 error = cache_fpl_aborted(fpl);
6194                                 break;
6195                         }
6196
6197                         fpl->dvp = fpl->tvp;
6198                         fpl->dvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
6199                         cache_fplookup_parse_advance(fpl);
6200                 }
6201
6202                 cache_fpl_checkpoint(fpl);
6203         }
6204
6205         return (error);
6206 }
6207
6208 /*
6209  * Fast path lookup protected with SMR and sequence counters.
6210  *
6211  * Note: all VOP_FPLOOKUP_VEXEC routines have a comment referencing this one.
6212  *
6213  * Filesystems can opt in by setting the MNTK_FPLOOKUP flag and meeting criteria
6214  * outlined below.
6215  *
6216  * Traditional vnode lookup conceptually looks like this:
6217  *
6218  * vn_lock(current);
6219  * for (;;) {
6220  *      next = find();
6221  *      vn_lock(next);
6222  *      vn_unlock(current);
6223  *      current = next;
6224  *      if (last)
6225  *          break;
6226  * }
6227  * return (current);
6228  *
6229  * Each jump to the next vnode is safe memory-wise and atomic with respect to
6230  * any modifications thanks to holding respective locks.
6231  *
6232  * The same guarantee can be provided with a combination of safe memory
6233  * reclamation and sequence counters instead. If all operations which affect
6234  * the relationship between the current vnode and the one we are looking for
6235  * also modify the counter, we can verify whether all the conditions held as
6236  * we made the jump. This includes things like permissions, mount points etc.
6237  * Counter modification is provided by enclosing relevant places in
6238  * vn_seqc_write_begin()/end() calls.
6239  *
6240  * Thus this translates to:
6241  *
6242  * vfs_smr_enter();
6243  * dvp_seqc = seqc_read_any(dvp);
6244  * if (seqc_in_modify(dvp_seqc)) // someone is altering the vnode
6245  *     abort();
6246  * for (;;) {
6247  *      tvp = find();
6248  *      tvp_seqc = seqc_read_any(tvp);
6249  *      if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) // someone is altering the target vnode
6250  *          abort();
6251  *      if (!seqc_consistent(dvp, dvp_seqc) // someone is altering the vnode
6252  *          abort();
6253  *      dvp = tvp; // we know nothing of importance has changed
6254  *      dvp_seqc = tvp_seqc; // store the counter for the tvp iteration
6255  *      if (last)
6256  *          break;
6257  * }
6258  * vget(); // secure the vnode
6259  * if (!seqc_consistent(tvp, tvp_seqc) // final check
6260  *          abort();
6261  * // at this point we know nothing has changed for any parent<->child pair
6262  * // as they were crossed during the lookup, meaning we matched the guarantee
6263  * // of the locked variant
6264  * return (tvp);
6265  *
6266  * The API contract for VOP_FPLOOKUP_VEXEC routines is as follows:
6267  * - they are called while within vfs_smr protection which they must never exit
6268  * - EAGAIN can be returned to denote checking could not be performed, it is
6269  *   always valid to return it
6270  * - if the sequence counter has not changed the result must be valid
6271  * - if the sequence counter has changed both false positives and false negatives
6272  *   are permitted (since the result will be rejected later)
6273  * - for simple cases of unix permission checks vaccess_vexec_smr can be used
6274  *
6275  * Caveats to watch out for:
6276  * - vnodes are passed unlocked and unreferenced with nothing stopping
6277  *   VOP_RECLAIM, in turn meaning that ->v_data can become NULL. It is advised
6278  *   to use atomic_load_ptr to fetch it.
6279  * - the aforementioned object can also get freed, meaning absent other means it
6280  *   should be protected with vfs_smr
6281  * - either safely checking permissions as they are modified or guaranteeing
6282  *   their stability is left to the routine
6283  */
6284 int
6285 cache_fplookup(struct nameidata *ndp, enum cache_fpl_status *status,
6286     struct pwd **pwdp)
6287 {
6288         struct cache_fpl fpl;
6289         struct pwd *pwd;
6290         struct vnode *dvp;
6291         struct componentname *cnp;
6292         int error;
6293
6294         fpl.status = CACHE_FPL_STATUS_UNSET;
6295         fpl.in_smr = false;
6296         fpl.ndp = ndp;
6297         fpl.cnp = cnp = &ndp->ni_cnd;
6298         MPASS(ndp->ni_lcf == 0);
6299         KASSERT ((cnp->cn_flags & CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS) == 0,
6300             ("%s: internal flags found in cn_flags %" PRIx64, __func__,
6301             cnp->cn_flags));
6302         MPASS(cnp->cn_nameptr == cnp->cn_pnbuf);
6303         MPASS(ndp->ni_resflags == 0);
6304
6305         if (__predict_false(!cache_can_fplookup(&fpl))) {
6306                 *status = fpl.status;
6307                 SDT_PROBE3(vfs, fplookup, lookup, done, ndp, fpl.line, fpl.status);
6308                 return (EOPNOTSUPP);
6309         }
6310
6311         cache_fpl_checkpoint_outer(&fpl);
6312
6313         cache_fpl_smr_enter_initial(&fpl);
6314 #ifdef INVARIANTS
6315         fpl.debug.ni_pathlen = ndp->ni_pathlen;
6316 #endif
6317         fpl.nulchar = &cnp->cn_nameptr[ndp->ni_pathlen - 1];
6318         fpl.fsearch = false;
6319         fpl.tvp = NULL; /* for degenerate path handling */
6320         fpl.pwd = pwdp;
6321         pwd = pwd_get_smr();
6322         *(fpl.pwd) = pwd;
6323         namei_setup_rootdir(ndp, cnp, pwd);
6324         ndp->ni_topdir = pwd->pwd_jdir;
6325
6326         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '/') {
6327                 dvp = cache_fpl_handle_root(&fpl);
6328                 ndp->ni_resflags = NIRES_ABS;
6329         } else {
6330                 if (ndp->ni_dirfd == AT_FDCWD) {
6331                         dvp = pwd->pwd_cdir;
6332                 } else {
6333                         error = cache_fplookup_dirfd(&fpl, &dvp);
6334                         if (__predict_false(error != 0)) {
6335                                 goto out;
6336                         }
6337                 }
6338         }
6339
6340         SDT_PROBE4(vfs, namei, lookup, entry, dvp, cnp->cn_pnbuf, cnp->cn_flags, true);
6341         error = cache_fplookup_impl(dvp, &fpl);
6342 out:
6343         cache_fpl_smr_assert_not_entered(&fpl);
6344         cache_fpl_assert_status(&fpl);
6345         *status = fpl.status;
6346         if (SDT_PROBES_ENABLED()) {
6347                 SDT_PROBE3(vfs, fplookup, lookup, done, ndp, fpl.line, fpl.status);
6348                 if (fpl.status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED)
6349                         SDT_PROBE4(vfs, namei, lookup, return, error, ndp->ni_vp, true,
6350                             ndp);
6351         }
6352
6353         if (__predict_true(fpl.status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED)) {
6354                 MPASS(error != CACHE_FPL_FAILED);
6355                 if (error != 0) {
6356                         cache_fpl_cleanup_cnp(fpl.cnp);
6357                         MPASS(fpl.dvp == NULL);
6358                         MPASS(fpl.tvp == NULL);
6359                 }
6360                 ndp->ni_dvp = fpl.dvp;
6361                 ndp->ni_vp = fpl.tvp;
6362         }
6363         return (error);
6364 }