]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/kern/vfs_cache.c
Merge commit 'acb089b983171667467adc66f56a723b609ed22e' into kbsd/vis
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / kern / vfs_cache.c
1 /*-
2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
3  *
4  * Copyright (c) 1989, 1993, 1995
5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
6  *
7  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
8  * Poul-Henning Kamp of the FreeBSD Project.
9  *
10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
11  * modification, are permitted provided that the following conditions
12  * are met:
13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
18  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
19  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
20  *    without specific prior written permission.
21  *
22  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
23  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
24  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
25  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
26  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
27  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
28  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
29  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
30  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
31  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
32  * SUCH DAMAGE.
33  *
34  *      @(#)vfs_cache.c 8.5 (Berkeley) 3/22/95
35  */
36
37 #include <sys/cdefs.h>
38 __FBSDID("$FreeBSD$");
39
40 #include "opt_ddb.h"
41 #include "opt_ktrace.h"
42
43 #include <sys/param.h>
44 #include <sys/systm.h>
45 #include <sys/capsicum.h>
46 #include <sys/counter.h>
47 #include <sys/filedesc.h>
48 #include <sys/fnv_hash.h>
49 #include <sys/kernel.h>
50 #include <sys/ktr.h>
51 #include <sys/lock.h>
52 #include <sys/malloc.h>
53 #include <sys/fcntl.h>
54 #include <sys/jail.h>
55 #include <sys/mount.h>
56 #include <sys/namei.h>
57 #include <sys/proc.h>
58 #include <sys/seqc.h>
59 #include <sys/sdt.h>
60 #include <sys/smr.h>
61 #include <sys/smp.h>
62 #include <sys/syscallsubr.h>
63 #include <sys/sysctl.h>
64 #include <sys/sysproto.h>
65 #include <sys/vnode.h>
66 #include <ck_queue.h>
67 #ifdef KTRACE
68 #include <sys/ktrace.h>
69 #endif
70 #ifdef INVARIANTS
71 #include <machine/_inttypes.h>
72 #endif
73
74 #include <security/audit/audit.h>
75 #include <security/mac/mac_framework.h>
76
77 #ifdef DDB
78 #include <ddb/ddb.h>
79 #endif
80
81 #include <vm/uma.h>
82
83 /*
84  * High level overview of name caching in the VFS layer.
85  *
86  * Originally caching was implemented as part of UFS, later extracted to allow
87  * use by other filesystems. A decision was made to make it optional and
88  * completely detached from the rest of the kernel, which comes with limitations
89  * outlined near the end of this comment block.
90  *
91  * This fundamental choice needs to be revisited. In the meantime, the current
92  * state is described below. Significance of all notable routines is explained
93  * in comments placed above their implementation. Scattered thoroughout the
94  * file are TODO comments indicating shortcomings which can be fixed without
95  * reworking everything (most of the fixes will likely be reusable). Various
96  * details are omitted from this explanation to not clutter the overview, they
97  * have to be checked by reading the code and associated commentary.
98  *
99  * Keep in mind that it's individual path components which are cached, not full
100  * paths. That is, for a fully cached path "foo/bar/baz" there are 3 entries,
101  * one for each name.
102  *
103  * I. Data organization
104  *
105  * Entries are described by "struct namecache" objects and stored in a hash
106  * table. See cache_get_hash for more information.
107  *
108  * "struct vnode" contains pointers to source entries (names which can be found
109  * when traversing through said vnode), destination entries (names of that
110  * vnode (see "Limitations" for a breakdown on the subject) and a pointer to
111  * the parent vnode.
112  *
113  * The (directory vnode; name) tuple reliably determines the target entry if
114  * it exists.
115  *
116  * Since there are no small locks at this time (all are 32 bytes in size on
117  * LP64), the code works around the problem by introducing lock arrays to
118  * protect hash buckets and vnode lists.
119  *
120  * II. Filesystem integration
121  *
122  * Filesystems participating in name caching do the following:
123  * - set vop_lookup routine to vfs_cache_lookup
124  * - set vop_cachedlookup to whatever can perform the lookup if the above fails
125  * - if they support lockless lookup (see below), vop_fplookup_vexec and
126  *   vop_fplookup_symlink are set along with the MNTK_FPLOOKUP flag on the
127  *   mount point
128  * - call cache_purge or cache_vop_* routines to eliminate stale entries as
129  *   applicable
130  * - call cache_enter to add entries depending on the MAKEENTRY flag
131  *
132  * With the above in mind, there are 2 entry points when doing lookups:
133  * - ... -> namei -> cache_fplookup -- this is the default
134  * - ... -> VOP_LOOKUP -> vfs_cache_lookup -- normally only called by namei
135  *   should the above fail
136  *
137  * Example code flow how an entry is added:
138  * ... -> namei -> cache_fplookup -> cache_fplookup_noentry -> VOP_LOOKUP ->
139  * vfs_cache_lookup -> VOP_CACHEDLOOKUP -> ufs_lookup_ino -> cache_enter
140  *
141  * III. Performance considerations
142  *
143  * For lockless case forward lookup avoids any writes to shared areas apart
144  * from the terminal path component. In other words non-modifying lookups of
145  * different files don't suffer any scalability problems in the namecache.
146  * Looking up the same file is limited by VFS and goes beyond the scope of this
147  * file.
148  *
149  * At least on amd64 the single-threaded bottleneck for long paths is hashing
150  * (see cache_get_hash). There are cases where the code issues acquire fence
151  * multiple times, they can be combined on architectures which suffer from it.
152  *
153  * For locked case each encountered vnode has to be referenced and locked in
154  * order to be handed out to the caller (normally that's namei). This
155  * introduces significant hit single-threaded and serialization multi-threaded.
156  *
157  * Reverse lookup (e.g., "getcwd") fully scales provided it is fully cached --
158  * avoids any writes to shared areas to any components.
159  *
160  * Unrelated insertions are partially serialized on updating the global entry
161  * counter and possibly serialized on colliding bucket or vnode locks.
162  *
163  * IV. Observability
164  *
165  * Note not everything has an explicit dtrace probe nor it should have, thus
166  * some of the one-liners below depend on implementation details.
167  *
168  * Examples:
169  *
170  * # Check what lookups failed to be handled in a lockless manner. Column 1 is
171  * # line number, column 2 is status code (see cache_fpl_status)
172  * dtrace -n 'vfs:fplookup:lookup:done { @[arg1, arg2] = count(); }'
173  *
174  * # Lengths of names added by binary name
175  * dtrace -n 'fbt::cache_enter_time:entry { @[execname] = quantize(args[2]->cn_namelen); }'
176  *
177  * # Same as above but only those which exceed 64 characters
178  * dtrace -n 'fbt::cache_enter_time:entry /args[2]->cn_namelen > 64/ { @[execname] = quantize(args[2]->cn_namelen); }'
179  *
180  * # Who is performing lookups with spurious slashes (e.g., "foo//bar") and what
181  * # path is it
182  * dtrace -n 'fbt::cache_fplookup_skip_slashes:entry { @[execname, stringof(args[0]->cnp->cn_pnbuf)] = count(); }'
183  *
184  * V. Limitations and implementation defects
185  *
186  * - since it is possible there is no entry for an open file, tools like
187  *   "procstat" may fail to resolve fd -> vnode -> path to anything
188  * - even if a filesystem adds an entry, it may get purged (e.g., due to memory
189  *   shortage) in which case the above problem applies
190  * - hardlinks are not tracked, thus if a vnode is reachable in more than one
191  *   way, resolving a name may return a different path than the one used to
192  *   open it (even if said path is still valid)
193  * - by default entries are not added for newly created files
194  * - adding an entry may need to evict negative entry first, which happens in 2
195  *   distinct places (evicting on lookup, adding in a later VOP) making it
196  *   impossible to simply reuse it
197  * - there is a simple scheme to evict negative entries as the cache is approaching
198  *   its capacity, but it is very unclear if doing so is a good idea to begin with
199  * - vnodes are subject to being recycled even if target inode is left in memory,
200  *   which loses the name cache entries when it perhaps should not. in case of tmpfs
201  *   names get duplicated -- kept by filesystem itself and namecache separately
202  * - struct namecache has a fixed size and comes in 2 variants, often wasting space.
203  *   now hard to replace with malloc due to dependence on SMR.
204  * - lack of better integration with the kernel also turns nullfs into a layered
205  *   filesystem instead of something which can take advantage of caching
206  */
207
208 static SYSCTL_NODE(_vfs, OID_AUTO, cache, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
209     "Name cache");
210
211 SDT_PROVIDER_DECLARE(vfs);
212 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, enter, done, "struct vnode *", "char *",
213     "struct vnode *");
214 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, enter, duplicate, "struct vnode *", "char *",
215     "struct vnode *");
216 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, enter_negative, done, "struct vnode *",
217     "char *");
218 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, fullpath_smr, hit, "struct vnode *",
219     "const char *");
220 SDT_PROBE_DEFINE4(vfs, namecache, fullpath_smr, miss, "struct vnode *",
221     "struct namecache *", "int", "int");
222 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, fullpath, entry, "struct vnode *");
223 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, fullpath, hit, "struct vnode *",
224     "char *", "struct vnode *");
225 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, fullpath, miss, "struct vnode *");
226 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, fullpath, return, "int",
227     "struct vnode *", "char *");
228 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, lookup, hit, "struct vnode *", "char *",
229     "struct vnode *");
230 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, lookup, hit__negative,
231     "struct vnode *", "char *");
232 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, lookup, miss, "struct vnode *",
233     "char *");
234 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, removecnp, hit, "struct vnode *",
235     "struct componentname *");
236 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, removecnp, miss, "struct vnode *",
237     "struct componentname *");
238 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, purge, done, "struct vnode *", "size_t", "size_t");
239 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge, batch, "int");
240 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purge_negative, done, "struct vnode *");
241 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, purgevfs, done, "struct mount *");
242 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, namecache, zap, done, "struct vnode *", "char *",
243     "struct vnode *");
244 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, zap_negative, done, "struct vnode *",
245     "char *");
246 SDT_PROBE_DEFINE2(vfs, namecache, evict_negative, done, "struct vnode *",
247     "char *");
248 SDT_PROBE_DEFINE1(vfs, namecache, symlink, alloc__fail, "size_t");
249
250 SDT_PROBE_DEFINE3(vfs, fplookup, lookup, done, "struct nameidata", "int", "bool");
251 SDT_PROBE_DECLARE(vfs, namei, lookup, entry);
252 SDT_PROBE_DECLARE(vfs, namei, lookup, return);
253
254 static char __read_frequently cache_fast_lookup_enabled = true;
255
256 /*
257  * This structure describes the elements in the cache of recent
258  * names looked up by namei.
259  */
260 struct negstate {
261         u_char neg_flag;
262         u_char neg_hit;
263 };
264 _Static_assert(sizeof(struct negstate) <= sizeof(struct vnode *),
265     "the state must fit in a union with a pointer without growing it");
266
267 struct  namecache {
268         LIST_ENTRY(namecache) nc_src;   /* source vnode list */
269         TAILQ_ENTRY(namecache) nc_dst;  /* destination vnode list */
270         CK_SLIST_ENTRY(namecache) nc_hash;/* hash chain */
271         struct  vnode *nc_dvp;          /* vnode of parent of name */
272         union {
273                 struct  vnode *nu_vp;   /* vnode the name refers to */
274                 struct  negstate nu_neg;/* negative entry state */
275         } n_un;
276         u_char  nc_flag;                /* flag bits */
277         u_char  nc_nlen;                /* length of name */
278         char    nc_name[];              /* segment name + nul */
279 };
280
281 /*
282  * struct namecache_ts repeats struct namecache layout up to the
283  * nc_nlen member.
284  * struct namecache_ts is used in place of struct namecache when time(s) need
285  * to be stored.  The nc_dotdottime field is used when a cache entry is mapping
286  * both a non-dotdot directory name plus dotdot for the directory's
287  * parent.
288  *
289  * See below for alignment requirement.
290  */
291 struct  namecache_ts {
292         struct  timespec nc_time;       /* timespec provided by fs */
293         struct  timespec nc_dotdottime; /* dotdot timespec provided by fs */
294         int     nc_ticks;               /* ticks value when entry was added */
295         int     nc_pad;
296         struct namecache nc_nc;
297 };
298
299 TAILQ_HEAD(cache_freebatch, namecache);
300
301 /*
302  * At least mips n32 performs 64-bit accesses to timespec as found
303  * in namecache_ts and requires them to be aligned. Since others
304  * may be in the same spot suffer a little bit and enforce the
305  * alignment for everyone. Note this is a nop for 64-bit platforms.
306  */
307 #define CACHE_ZONE_ALIGNMENT    UMA_ALIGNOF(time_t)
308
309 /*
310  * TODO: the initial value of CACHE_PATH_CUTOFF was inherited from the
311  * 4.4 BSD codebase. Later on struct namecache was tweaked to become
312  * smaller and the value was bumped to retain the total size, but it
313  * was never re-evaluated for suitability. A simple test counting
314  * lengths during package building shows that the value of 45 covers
315  * about 86% of all added entries, reaching 99% at 65.
316  *
317  * Regardless of the above, use of dedicated zones instead of malloc may be
318  * inducing additional waste. This may be hard to address as said zones are
319  * tied to VFS SMR. Even if retaining them, the current split should be
320  * re-evaluated.
321  */
322 #ifdef __LP64__
323 #define CACHE_PATH_CUTOFF       45
324 #define CACHE_LARGE_PAD         6
325 #else
326 #define CACHE_PATH_CUTOFF       41
327 #define CACHE_LARGE_PAD         2
328 #endif
329
330 #define CACHE_ZONE_SMALL_SIZE           (offsetof(struct namecache, nc_name) + CACHE_PATH_CUTOFF + 1)
331 #define CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE        (offsetof(struct namecache_ts, nc_nc) + CACHE_ZONE_SMALL_SIZE)
332 #define CACHE_ZONE_LARGE_SIZE           (offsetof(struct namecache, nc_name) + NAME_MAX + 1 + CACHE_LARGE_PAD)
333 #define CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE        (offsetof(struct namecache_ts, nc_nc) + CACHE_ZONE_LARGE_SIZE)
334
335 _Static_assert((CACHE_ZONE_SMALL_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
336 _Static_assert((CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
337 _Static_assert((CACHE_ZONE_LARGE_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
338 _Static_assert((CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE % (CACHE_ZONE_ALIGNMENT + 1)) == 0, "bad zone size");
339
340 #define nc_vp           n_un.nu_vp
341 #define nc_neg          n_un.nu_neg
342
343 /*
344  * Flags in namecache.nc_flag
345  */
346 #define NCF_WHITE       0x01
347 #define NCF_ISDOTDOT    0x02
348 #define NCF_TS          0x04
349 #define NCF_DTS         0x08
350 #define NCF_DVDROP      0x10
351 #define NCF_NEGATIVE    0x20
352 #define NCF_INVALID     0x40
353 #define NCF_WIP         0x80
354
355 /*
356  * Flags in negstate.neg_flag
357  */
358 #define NEG_HOT         0x01
359
360 static bool     cache_neg_evict_cond(u_long lnumcache);
361
362 /*
363  * Mark an entry as invalid.
364  *
365  * This is called before it starts getting deconstructed.
366  */
367 static void
368 cache_ncp_invalidate(struct namecache *ncp)
369 {
370
371         KASSERT((ncp->nc_flag & NCF_INVALID) == 0,
372             ("%s: entry %p already invalid", __func__, ncp));
373         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag | NCF_INVALID);
374         atomic_thread_fence_rel();
375 }
376
377 /*
378  * Check whether the entry can be safely used.
379  *
380  * All places which elide locks are supposed to call this after they are
381  * done with reading from an entry.
382  */
383 #define cache_ncp_canuse(ncp)   ({                                      \
384         struct namecache *_ncp = (ncp);                                 \
385         u_char _nc_flag;                                                \
386                                                                         \
387         atomic_thread_fence_acq();                                      \
388         _nc_flag = atomic_load_char(&_ncp->nc_flag);                    \
389         __predict_true((_nc_flag & (NCF_INVALID | NCF_WIP)) == 0);      \
390 })
391
392 /*
393  * Like the above but also checks NCF_WHITE.
394  */
395 #define cache_fpl_neg_ncp_canuse(ncp)   ({                              \
396         struct namecache *_ncp = (ncp);                                 \
397         u_char _nc_flag;                                                \
398                                                                         \
399         atomic_thread_fence_acq();                                      \
400         _nc_flag = atomic_load_char(&_ncp->nc_flag);                    \
401         __predict_true((_nc_flag & (NCF_INVALID | NCF_WIP | NCF_WHITE)) == 0);  \
402 })
403
404 VFS_SMR_DECLARE;
405
406 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, param, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
407     "Name cache parameters");
408
409 static u_int __read_mostly      ncsize; /* the size as computed on creation or resizing */
410 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, size, CTLFLAG_RW, &ncsize, 0,
411     "Total namecache capacity");
412
413 u_int ncsizefactor = 2;
414 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, sizefactor, CTLFLAG_RW, &ncsizefactor, 0,
415     "Size factor for namecache");
416
417 static u_long __read_mostly     ncnegfactor = 5; /* ratio of negative entries */
418 SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negfactor, CTLFLAG_RW, &ncnegfactor, 0,
419     "Ratio of negative namecache entries");
420
421 /*
422  * Negative entry % of namecache capacity above which automatic eviction is allowed.
423  *
424  * Check cache_neg_evict_cond for details.
425  */
426 static u_int ncnegminpct = 3;
427
428 static u_int __read_mostly     neg_min; /* the above recomputed against ncsize */
429 SYSCTL_UINT(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negmin, CTLFLAG_RD, &neg_min, 0,
430     "Negative entry count above which automatic eviction is allowed");
431
432 /*
433  * Structures associated with name caching.
434  */
435 #define NCHHASH(hash) \
436         (&nchashtbl[(hash) & nchash])
437 static __read_mostly CK_SLIST_HEAD(nchashhead, namecache) *nchashtbl;/* Hash Table */
438 static u_long __read_mostly     nchash;                 /* size of hash table */
439 SYSCTL_ULONG(_debug, OID_AUTO, nchash, CTLFLAG_RD, &nchash, 0,
440     "Size of namecache hash table");
441 static u_long __exclusive_cache_line    numneg; /* number of negative entries allocated */
442 static u_long __exclusive_cache_line    numcache;/* number of cache entries allocated */
443
444 struct nchstats nchstats;               /* cache effectiveness statistics */
445
446 static u_int __exclusive_cache_line neg_cycle;
447
448 #define ncneghash       3
449 #define numneglists     (ncneghash + 1)
450
451 struct neglist {
452         struct mtx              nl_evict_lock;
453         struct mtx              nl_lock __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
454         TAILQ_HEAD(, namecache) nl_list;
455         TAILQ_HEAD(, namecache) nl_hotlist;
456         u_long                  nl_hotnum;
457 } __aligned(CACHE_LINE_SIZE);
458
459 static struct neglist neglists[numneglists];
460
461 static inline struct neglist *
462 NCP2NEGLIST(struct namecache *ncp)
463 {
464
465         return (&neglists[(((uintptr_t)(ncp) >> 8) & ncneghash)]);
466 }
467
468 static inline struct negstate *
469 NCP2NEGSTATE(struct namecache *ncp)
470 {
471
472         MPASS(atomic_load_char(&ncp->nc_flag) & NCF_NEGATIVE);
473         return (&ncp->nc_neg);
474 }
475
476 #define numbucketlocks (ncbuckethash + 1)
477 static u_int __read_mostly  ncbuckethash;
478 static struct mtx_padalign __read_mostly  *bucketlocks;
479 #define HASH2BUCKETLOCK(hash) \
480         ((struct mtx *)(&bucketlocks[((hash) & ncbuckethash)]))
481
482 #define numvnodelocks (ncvnodehash + 1)
483 static u_int __read_mostly  ncvnodehash;
484 static struct mtx __read_mostly *vnodelocks;
485 static inline struct mtx *
486 VP2VNODELOCK(struct vnode *vp)
487 {
488
489         return (&vnodelocks[(((uintptr_t)(vp) >> 8) & ncvnodehash)]);
490 }
491
492 static void
493 cache_out_ts(struct namecache *ncp, struct timespec *tsp, int *ticksp)
494 {
495         struct namecache_ts *ncp_ts;
496
497         KASSERT((ncp->nc_flag & NCF_TS) != 0 ||
498             (tsp == NULL && ticksp == NULL),
499             ("No NCF_TS"));
500
501         if (tsp == NULL)
502                 return;
503
504         ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
505         *tsp = ncp_ts->nc_time;
506         *ticksp = ncp_ts->nc_ticks;
507 }
508
509 #ifdef DEBUG_CACHE
510 static int __read_mostly        doingcache = 1; /* 1 => enable the cache */
511 SYSCTL_INT(_debug, OID_AUTO, vfscache, CTLFLAG_RW, &doingcache, 0,
512     "VFS namecache enabled");
513 #endif
514
515 /* Export size information to userland */
516 SYSCTL_INT(_debug_sizeof, OID_AUTO, namecache, CTLFLAG_RD, SYSCTL_NULL_INT_PTR,
517     sizeof(struct namecache), "sizeof(struct namecache)");
518
519 /*
520  * The new name cache statistics
521  */
522 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, stats, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
523     "Name cache statistics");
524
525 #define STATNODE_ULONG(name, varname, descr)                                    \
526         SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_stats, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, 0, descr);
527 #define STATNODE_COUNTER(name, varname, descr)                                  \
528         static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(varname);                               \
529         SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_stats, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, \
530             descr);
531 STATNODE_ULONG(neg, numneg, "Number of negative cache entries");
532 STATNODE_ULONG(count, numcache, "Number of cache entries");
533 STATNODE_COUNTER(heldvnodes, numcachehv, "Number of namecache entries with vnodes held");
534 STATNODE_COUNTER(drops, numdrops, "Number of dropped entries due to reaching the limit");
535 STATNODE_COUNTER(dothits, dothits, "Number of '.' hits");
536 STATNODE_COUNTER(dotdothits, dotdothits, "Number of '..' hits");
537 STATNODE_COUNTER(miss, nummiss, "Number of cache misses");
538 STATNODE_COUNTER(misszap, nummisszap, "Number of cache misses we do not want to cache");
539 STATNODE_COUNTER(poszaps, numposzaps,
540     "Number of cache hits (positive) we do not want to cache");
541 STATNODE_COUNTER(poshits, numposhits, "Number of cache hits (positive)");
542 STATNODE_COUNTER(negzaps, numnegzaps,
543     "Number of cache hits (negative) we do not want to cache");
544 STATNODE_COUNTER(neghits, numneghits, "Number of cache hits (negative)");
545 /* These count for vn_getcwd(), too. */
546 STATNODE_COUNTER(fullpathcalls, numfullpathcalls, "Number of fullpath search calls");
547 STATNODE_COUNTER(fullpathfail1, numfullpathfail1, "Number of fullpath search errors (ENOTDIR)");
548 STATNODE_COUNTER(fullpathfail2, numfullpathfail2,
549     "Number of fullpath search errors (VOP_VPTOCNP failures)");
550 STATNODE_COUNTER(fullpathfail4, numfullpathfail4, "Number of fullpath search errors (ENOMEM)");
551 STATNODE_COUNTER(fullpathfound, numfullpathfound, "Number of successful fullpath calls");
552 STATNODE_COUNTER(symlinktoobig, symlinktoobig, "Number of times symlink did not fit the cache");
553
554 /*
555  * Debug or developer statistics.
556  */
557 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, debug, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
558     "Name cache debugging");
559 #define DEBUGNODE_ULONG(name, varname, descr)                                   \
560         SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_debug, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, 0, descr);
561 #define DEBUGNODE_COUNTER(name, varname, descr)                                 \
562         static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(varname);                               \
563         SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_debug, OID_AUTO, name, CTLFLAG_RD, &varname, \
564             descr);
565 DEBUGNODE_COUNTER(zap_bucket_relock_success, zap_bucket_relock_success,
566     "Number of successful removals after relocking");
567 static long zap_bucket_fail;
568 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_fail, zap_bucket_fail, "");
569 static long zap_bucket_fail2;
570 DEBUGNODE_ULONG(zap_bucket_fail2, zap_bucket_fail2, "");
571 static long cache_lock_vnodes_cel_3_failures;
572 DEBUGNODE_ULONG(vnodes_cel_3_failures, cache_lock_vnodes_cel_3_failures,
573     "Number of times 3-way vnode locking failed");
574
575 static void cache_zap_locked(struct namecache *ncp);
576 static int vn_fullpath_any_smr(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
577     char **retbuf, size_t *buflen, size_t addend);
578 static int vn_fullpath_any(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
579     char **retbuf, size_t *buflen);
580 static int vn_fullpath_dir(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
581     char **retbuf, size_t *len, size_t addend);
582
583 static MALLOC_DEFINE(M_VFSCACHE, "vfscache", "VFS name cache entries");
584
585 static inline void
586 cache_assert_vlp_locked(struct mtx *vlp)
587 {
588
589         if (vlp != NULL)
590                 mtx_assert(vlp, MA_OWNED);
591 }
592
593 static inline void
594 cache_assert_vnode_locked(struct vnode *vp)
595 {
596         struct mtx *vlp;
597
598         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
599         cache_assert_vlp_locked(vlp);
600 }
601
602 /*
603  * Directory vnodes with entries are held for two reasons:
604  * 1. make them less of a target for reclamation in vnlru
605  * 2. suffer smaller performance penalty in locked lookup as requeieing is avoided
606  *
607  * It will be feasible to stop doing it altogether if all filesystems start
608  * supporting lockless lookup.
609  */
610 static void
611 cache_hold_vnode(struct vnode *vp)
612 {
613
614         cache_assert_vnode_locked(vp);
615         VNPASS(LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src), vp);
616         vhold(vp);
617         counter_u64_add(numcachehv, 1);
618 }
619
620 static void
621 cache_drop_vnode(struct vnode *vp)
622 {
623
624         /*
625          * Called after all locks are dropped, meaning we can't assert
626          * on the state of v_cache_src.
627          */
628         vdrop(vp);
629         counter_u64_add(numcachehv, -1);
630 }
631
632 /*
633  * UMA zones.
634  */
635 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_small;
636 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_small_ts;
637 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_large;
638 static uma_zone_t __read_mostly cache_zone_large_ts;
639
640 char *
641 cache_symlink_alloc(size_t size, int flags)
642 {
643
644         if (size < CACHE_ZONE_SMALL_SIZE) {
645                 return (uma_zalloc_smr(cache_zone_small, flags));
646         }
647         if (size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE) {
648                 return (uma_zalloc_smr(cache_zone_large, flags));
649         }
650         counter_u64_add(symlinktoobig, 1);
651         SDT_PROBE1(vfs, namecache, symlink, alloc__fail, size);
652         return (NULL);
653 }
654
655 void
656 cache_symlink_free(char *string, size_t size)
657 {
658
659         MPASS(string != NULL);
660         KASSERT(size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE,
661             ("%s: size %zu too big", __func__, size));
662
663         if (size < CACHE_ZONE_SMALL_SIZE) {
664                 uma_zfree_smr(cache_zone_small, string);
665                 return;
666         }
667         if (size < CACHE_ZONE_LARGE_SIZE) {
668                 uma_zfree_smr(cache_zone_large, string);
669                 return;
670         }
671         __assert_unreachable();
672 }
673
674 static struct namecache *
675 cache_alloc_uma(int len, bool ts)
676 {
677         struct namecache_ts *ncp_ts;
678         struct namecache *ncp;
679
680         if (__predict_false(ts)) {
681                 if (len <= CACHE_PATH_CUTOFF)
682                         ncp_ts = uma_zalloc_smr(cache_zone_small_ts, M_WAITOK);
683                 else
684                         ncp_ts = uma_zalloc_smr(cache_zone_large_ts, M_WAITOK);
685                 ncp = &ncp_ts->nc_nc;
686         } else {
687                 if (len <= CACHE_PATH_CUTOFF)
688                         ncp = uma_zalloc_smr(cache_zone_small, M_WAITOK);
689                 else
690                         ncp = uma_zalloc_smr(cache_zone_large, M_WAITOK);
691         }
692         return (ncp);
693 }
694
695 static void
696 cache_free_uma(struct namecache *ncp)
697 {
698         struct namecache_ts *ncp_ts;
699
700         if (__predict_false(ncp->nc_flag & NCF_TS)) {
701                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
702                 if (ncp->nc_nlen <= CACHE_PATH_CUTOFF)
703                         uma_zfree_smr(cache_zone_small_ts, ncp_ts);
704                 else
705                         uma_zfree_smr(cache_zone_large_ts, ncp_ts);
706         } else {
707                 if (ncp->nc_nlen <= CACHE_PATH_CUTOFF)
708                         uma_zfree_smr(cache_zone_small, ncp);
709                 else
710                         uma_zfree_smr(cache_zone_large, ncp);
711         }
712 }
713
714 static struct namecache *
715 cache_alloc(int len, bool ts)
716 {
717         u_long lnumcache;
718
719         /*
720          * Avoid blowout in namecache entries.
721          *
722          * Bugs:
723          * 1. filesystems may end up trying to add an already existing entry
724          * (for example this can happen after a cache miss during concurrent
725          * lookup), in which case we will call cache_neg_evict despite not
726          * adding anything.
727          * 2. the routine may fail to free anything and no provisions are made
728          * to make it try harder (see the inside for failure modes)
729          * 3. it only ever looks at negative entries.
730          */
731         lnumcache = atomic_fetchadd_long(&numcache, 1) + 1;
732         if (cache_neg_evict_cond(lnumcache)) {
733                 lnumcache = atomic_load_long(&numcache);
734         }
735         if (__predict_false(lnumcache >= ncsize)) {
736                 atomic_subtract_long(&numcache, 1);
737                 counter_u64_add(numdrops, 1);
738                 return (NULL);
739         }
740         return (cache_alloc_uma(len, ts));
741 }
742
743 static void
744 cache_free(struct namecache *ncp)
745 {
746
747         MPASS(ncp != NULL);
748         if ((ncp->nc_flag & NCF_DVDROP) != 0) {
749                 cache_drop_vnode(ncp->nc_dvp);
750         }
751         cache_free_uma(ncp);
752         atomic_subtract_long(&numcache, 1);
753 }
754
755 static void
756 cache_free_batch(struct cache_freebatch *batch)
757 {
758         struct namecache *ncp, *nnp;
759         int i;
760
761         i = 0;
762         if (TAILQ_EMPTY(batch))
763                 goto out;
764         TAILQ_FOREACH_SAFE(ncp, batch, nc_dst, nnp) {
765                 if ((ncp->nc_flag & NCF_DVDROP) != 0) {
766                         cache_drop_vnode(ncp->nc_dvp);
767                 }
768                 cache_free_uma(ncp);
769                 i++;
770         }
771         atomic_subtract_long(&numcache, i);
772 out:
773         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge, batch, i);
774 }
775
776 /*
777  * Hashing.
778  *
779  * The code was made to use FNV in 2001 and this choice needs to be revisited.
780  *
781  * Short summary of the difficulty:
782  * The longest name which can be inserted is NAME_MAX characters in length (or
783  * 255 at the time of writing this comment), while majority of names used in
784  * practice are significantly shorter (mostly below 10). More importantly
785  * majority of lookups performed find names are even shorter than that.
786  *
787  * This poses a problem where hashes which do better than FNV past word size
788  * (or so) tend to come with additional overhead when finalizing the result,
789  * making them noticeably slower for the most commonly used range.
790  *
791  * Consider a path like: /usr/obj/usr/src/sys/amd64/GENERIC/vnode_if.c
792  *
793  * When looking it up the most time consuming part by a large margin (at least
794  * on amd64) is hashing.  Replacing FNV with something which pessimizes short
795  * input would make the slowest part stand out even more.
796  */
797
798 /*
799  * TODO: With the value stored we can do better than computing the hash based
800  * on the address.
801  */
802 static void
803 cache_prehash(struct vnode *vp)
804 {
805
806         vp->v_nchash = fnv_32_buf(&vp, sizeof(vp), FNV1_32_INIT);
807 }
808
809 static uint32_t
810 cache_get_hash(char *name, u_char len, struct vnode *dvp)
811 {
812
813         return (fnv_32_buf(name, len, dvp->v_nchash));
814 }
815
816 static uint32_t
817 cache_get_hash_iter_start(struct vnode *dvp)
818 {
819
820         return (dvp->v_nchash);
821 }
822
823 static uint32_t
824 cache_get_hash_iter(char c, uint32_t hash)
825 {
826
827         return (fnv_32_buf(&c, 1, hash));
828 }
829
830 static uint32_t
831 cache_get_hash_iter_finish(uint32_t hash)
832 {
833
834         return (hash);
835 }
836
837 static inline struct nchashhead *
838 NCP2BUCKET(struct namecache *ncp)
839 {
840         uint32_t hash;
841
842         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen, ncp->nc_dvp);
843         return (NCHHASH(hash));
844 }
845
846 static inline struct mtx *
847 NCP2BUCKETLOCK(struct namecache *ncp)
848 {
849         uint32_t hash;
850
851         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen, ncp->nc_dvp);
852         return (HASH2BUCKETLOCK(hash));
853 }
854
855 #ifdef INVARIANTS
856 static void
857 cache_assert_bucket_locked(struct namecache *ncp)
858 {
859         struct mtx *blp;
860
861         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
862         mtx_assert(blp, MA_OWNED);
863 }
864
865 static void
866 cache_assert_bucket_unlocked(struct namecache *ncp)
867 {
868         struct mtx *blp;
869
870         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
871         mtx_assert(blp, MA_NOTOWNED);
872 }
873 #else
874 #define cache_assert_bucket_locked(x) do { } while (0)
875 #define cache_assert_bucket_unlocked(x) do { } while (0)
876 #endif
877
878 #define cache_sort_vnodes(x, y) _cache_sort_vnodes((void **)(x), (void **)(y))
879 static void
880 _cache_sort_vnodes(void **p1, void **p2)
881 {
882         void *tmp;
883
884         MPASS(*p1 != NULL || *p2 != NULL);
885
886         if (*p1 > *p2) {
887                 tmp = *p2;
888                 *p2 = *p1;
889                 *p1 = tmp;
890         }
891 }
892
893 static void
894 cache_lock_all_buckets(void)
895 {
896         u_int i;
897
898         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
899                 mtx_lock(&bucketlocks[i]);
900 }
901
902 static void
903 cache_unlock_all_buckets(void)
904 {
905         u_int i;
906
907         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
908                 mtx_unlock(&bucketlocks[i]);
909 }
910
911 static void
912 cache_lock_all_vnodes(void)
913 {
914         u_int i;
915
916         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
917                 mtx_lock(&vnodelocks[i]);
918 }
919
920 static void
921 cache_unlock_all_vnodes(void)
922 {
923         u_int i;
924
925         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
926                 mtx_unlock(&vnodelocks[i]);
927 }
928
929 static int
930 cache_trylock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
931 {
932
933         cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
934
935         if (vlp1 != NULL) {
936                 if (!mtx_trylock(vlp1))
937                         return (EAGAIN);
938         }
939         if (!mtx_trylock(vlp2)) {
940                 if (vlp1 != NULL)
941                         mtx_unlock(vlp1);
942                 return (EAGAIN);
943         }
944
945         return (0);
946 }
947
948 static void
949 cache_lock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
950 {
951
952         MPASS(vlp1 != NULL || vlp2 != NULL);
953         MPASS(vlp1 <= vlp2);
954
955         if (vlp1 != NULL)
956                 mtx_lock(vlp1);
957         if (vlp2 != NULL)
958                 mtx_lock(vlp2);
959 }
960
961 static void
962 cache_unlock_vnodes(struct mtx *vlp1, struct mtx *vlp2)
963 {
964
965         MPASS(vlp1 != NULL || vlp2 != NULL);
966
967         if (vlp1 != NULL)
968                 mtx_unlock(vlp1);
969         if (vlp2 != NULL)
970                 mtx_unlock(vlp2);
971 }
972
973 static int
974 sysctl_nchstats(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
975 {
976         struct nchstats snap;
977
978         if (req->oldptr == NULL)
979                 return (SYSCTL_OUT(req, 0, sizeof(snap)));
980
981         snap = nchstats;
982         snap.ncs_goodhits = counter_u64_fetch(numposhits);
983         snap.ncs_neghits = counter_u64_fetch(numneghits);
984         snap.ncs_badhits = counter_u64_fetch(numposzaps) +
985             counter_u64_fetch(numnegzaps);
986         snap.ncs_miss = counter_u64_fetch(nummisszap) +
987             counter_u64_fetch(nummiss);
988
989         return (SYSCTL_OUT(req, &snap, sizeof(snap)));
990 }
991 SYSCTL_PROC(_vfs_cache, OID_AUTO, nchstats, CTLTYPE_OPAQUE | CTLFLAG_RD |
992     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_nchstats, "LU",
993     "VFS cache effectiveness statistics");
994
995 static void
996 cache_recalc_neg_min(u_int val)
997 {
998
999         neg_min = (ncsize * val) / 100;
1000 }
1001
1002 static int
1003 sysctl_negminpct(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1004 {
1005         u_int val;
1006         int error;
1007
1008         val = ncnegminpct;
1009         error = sysctl_handle_int(oidp, &val, 0, req);
1010         if (error != 0 || req->newptr == NULL)
1011                 return (error);
1012
1013         if (val == ncnegminpct)
1014                 return (0);
1015         if (val < 0 || val > 99)
1016                 return (EINVAL);
1017         ncnegminpct = val;
1018         cache_recalc_neg_min(val);
1019         return (0);
1020 }
1021
1022 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_param, OID_AUTO, negminpct,
1023     CTLTYPE_INT | CTLFLAG_MPSAFE | CTLFLAG_RW, NULL, 0, sysctl_negminpct,
1024     "I", "Negative entry \% of namecache capacity above which automatic eviction is allowed");
1025
1026 #ifdef DEBUG_CACHE
1027 /*
1028  * Grab an atomic snapshot of the name cache hash chain lengths
1029  */
1030 static SYSCTL_NODE(_debug, OID_AUTO, hashstat,
1031     CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, NULL,
1032     "hash table stats");
1033
1034 static int
1035 sysctl_debug_hashstat_rawnchash(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1036 {
1037         struct nchashhead *ncpp;
1038         struct namecache *ncp;
1039         int i, error, n_nchash, *cntbuf;
1040
1041 retry:
1042         n_nchash = nchash + 1;  /* nchash is max index, not count */
1043         if (req->oldptr == NULL)
1044                 return SYSCTL_OUT(req, 0, n_nchash * sizeof(int));
1045         cntbuf = malloc(n_nchash * sizeof(int), M_TEMP, M_ZERO | M_WAITOK);
1046         cache_lock_all_buckets();
1047         if (n_nchash != nchash + 1) {
1048                 cache_unlock_all_buckets();
1049                 free(cntbuf, M_TEMP);
1050                 goto retry;
1051         }
1052         /* Scan hash tables counting entries */
1053         for (ncpp = nchashtbl, i = 0; i < n_nchash; ncpp++, i++)
1054                 CK_SLIST_FOREACH(ncp, ncpp, nc_hash)
1055                         cntbuf[i]++;
1056         cache_unlock_all_buckets();
1057         for (error = 0, i = 0; i < n_nchash; i++)
1058                 if ((error = SYSCTL_OUT(req, &cntbuf[i], sizeof(int))) != 0)
1059                         break;
1060         free(cntbuf, M_TEMP);
1061         return (error);
1062 }
1063 SYSCTL_PROC(_debug_hashstat, OID_AUTO, rawnchash, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD|
1064     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_debug_hashstat_rawnchash, "S,int",
1065     "nchash chain lengths");
1066
1067 static int
1068 sysctl_debug_hashstat_nchash(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1069 {
1070         int error;
1071         struct nchashhead *ncpp;
1072         struct namecache *ncp;
1073         int n_nchash;
1074         int count, maxlength, used, pct;
1075
1076         if (!req->oldptr)
1077                 return SYSCTL_OUT(req, 0, 4 * sizeof(int));
1078
1079         cache_lock_all_buckets();
1080         n_nchash = nchash + 1;  /* nchash is max index, not count */
1081         used = 0;
1082         maxlength = 0;
1083
1084         /* Scan hash tables for applicable entries */
1085         for (ncpp = nchashtbl; n_nchash > 0; n_nchash--, ncpp++) {
1086                 count = 0;
1087                 CK_SLIST_FOREACH(ncp, ncpp, nc_hash) {
1088                         count++;
1089                 }
1090                 if (count)
1091                         used++;
1092                 if (maxlength < count)
1093                         maxlength = count;
1094         }
1095         n_nchash = nchash + 1;
1096         cache_unlock_all_buckets();
1097         pct = (used * 100) / (n_nchash / 100);
1098         error = SYSCTL_OUT(req, &n_nchash, sizeof(n_nchash));
1099         if (error)
1100                 return (error);
1101         error = SYSCTL_OUT(req, &used, sizeof(used));
1102         if (error)
1103                 return (error);
1104         error = SYSCTL_OUT(req, &maxlength, sizeof(maxlength));
1105         if (error)
1106                 return (error);
1107         error = SYSCTL_OUT(req, &pct, sizeof(pct));
1108         if (error)
1109                 return (error);
1110         return (0);
1111 }
1112 SYSCTL_PROC(_debug_hashstat, OID_AUTO, nchash, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RD|
1113     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_debug_hashstat_nchash, "I",
1114     "nchash statistics (number of total/used buckets, maximum chain length, usage percentage)");
1115 #endif
1116
1117 /*
1118  * Negative entries management
1119  *
1120  * Various workloads create plenty of negative entries and barely use them
1121  * afterwards. Moreover malicious users can keep performing bogus lookups
1122  * adding even more entries. For example "make tinderbox" as of writing this
1123  * comment ends up with 2.6M namecache entries in total, 1.2M of which are
1124  * negative.
1125  *
1126  * As such, a rather aggressive eviction method is needed. The currently
1127  * employed method is a placeholder.
1128  *
1129  * Entries are split over numneglists separate lists, each of which is further
1130  * split into hot and cold entries. Entries get promoted after getting a hit.
1131  * Eviction happens on addition of new entry.
1132  */
1133 static SYSCTL_NODE(_vfs_cache, OID_AUTO, neg, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
1134     "Name cache negative entry statistics");
1135
1136 SYSCTL_ULONG(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, count, CTLFLAG_RD, &numneg, 0,
1137     "Number of negative cache entries");
1138
1139 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_created);
1140 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, created, CTLFLAG_RD, &neg_created,
1141     "Number of created negative entries");
1142
1143 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evicted);
1144 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evicted, CTLFLAG_RD, &neg_evicted,
1145     "Number of evicted negative entries");
1146
1147 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_empty);
1148 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_empty, CTLFLAG_RD,
1149     &neg_evict_skipped_empty,
1150     "Number of times evicting failed due to lack of entries");
1151
1152 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_missed);
1153 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_missed, CTLFLAG_RD,
1154     &neg_evict_skipped_missed,
1155     "Number of times evicting failed due to target entry disappearing");
1156
1157 static COUNTER_U64_DEFINE_EARLY(neg_evict_skipped_contended);
1158 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, evict_skipped_contended, CTLFLAG_RD,
1159     &neg_evict_skipped_contended,
1160     "Number of times evicting failed due to contention");
1161
1162 SYSCTL_COUNTER_U64(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, hits, CTLFLAG_RD, &numneghits,
1163     "Number of cache hits (negative)");
1164
1165 static int
1166 sysctl_neg_hot(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
1167 {
1168         int i, out;
1169
1170         out = 0;
1171         for (i = 0; i < numneglists; i++)
1172                 out += neglists[i].nl_hotnum;
1173
1174         return (SYSCTL_OUT(req, &out, sizeof(out)));
1175 }
1176 SYSCTL_PROC(_vfs_cache_neg, OID_AUTO, hot, CTLTYPE_INT | CTLFLAG_RD |
1177     CTLFLAG_MPSAFE, 0, 0, sysctl_neg_hot, "I",
1178     "Number of hot negative entries");
1179
1180 static void
1181 cache_neg_init(struct namecache *ncp)
1182 {
1183         struct negstate *ns;
1184
1185         ncp->nc_flag |= NCF_NEGATIVE;
1186         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1187         ns->neg_flag = 0;
1188         ns->neg_hit = 0;
1189         counter_u64_add(neg_created, 1);
1190 }
1191
1192 #define CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH 2
1193
1194 static bool
1195 cache_neg_hit_prep(struct namecache *ncp)
1196 {
1197         struct negstate *ns;
1198         u_char n;
1199
1200         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1201         n = atomic_load_char(&ns->neg_hit);
1202         for (;;) {
1203                 if (n >= CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH)
1204                         return (false);
1205                 if (atomic_fcmpset_8(&ns->neg_hit, &n, n + 1))
1206                         break;
1207         }
1208         return (n + 1 == CACHE_NEG_PROMOTION_THRESH);
1209 }
1210
1211 /*
1212  * Nothing to do here but it is provided for completeness as some
1213  * cache_neg_hit_prep callers may end up returning without even
1214  * trying to promote.
1215  */
1216 #define cache_neg_hit_abort(ncp)        do { } while (0)
1217
1218 static void
1219 cache_neg_hit_finish(struct namecache *ncp)
1220 {
1221
1222         SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, hit__negative, ncp->nc_dvp, ncp->nc_name);
1223         counter_u64_add(numneghits, 1);
1224 }
1225
1226 /*
1227  * Move a negative entry to the hot list.
1228  */
1229 static void
1230 cache_neg_promote_locked(struct namecache *ncp)
1231 {
1232         struct neglist *nl;
1233         struct negstate *ns;
1234
1235         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1236         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1237         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1238         if ((ns->neg_flag & NEG_HOT) == 0) {
1239                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1240                 TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1241                 nl->nl_hotnum++;
1242                 ns->neg_flag |= NEG_HOT;
1243         }
1244 }
1245
1246 /*
1247  * Move a hot negative entry to the cold list.
1248  */
1249 static void
1250 cache_neg_demote_locked(struct namecache *ncp)
1251 {
1252         struct neglist *nl;
1253         struct negstate *ns;
1254
1255         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1256         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1257         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1258         MPASS(ns->neg_flag & NEG_HOT);
1259         TAILQ_REMOVE(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1260         TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1261         nl->nl_hotnum--;
1262         ns->neg_flag &= ~NEG_HOT;
1263         atomic_store_char(&ns->neg_hit, 0);
1264 }
1265
1266 /*
1267  * Move a negative entry to the hot list if it matches the lookup.
1268  *
1269  * We have to take locks, but they may be contended and in the worst
1270  * case we may need to go off CPU. We don't want to spin within the
1271  * smr section and we can't block with it. Exiting the section means
1272  * the found entry could have been evicted. We are going to look it
1273  * up again.
1274  */
1275 static bool
1276 cache_neg_promote_cond(struct vnode *dvp, struct componentname *cnp,
1277     struct namecache *oncp, uint32_t hash)
1278 {
1279         struct namecache *ncp;
1280         struct neglist *nl;
1281         u_char nc_flag;
1282
1283         nl = NCP2NEGLIST(oncp);
1284
1285         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1286         /*
1287          * For hash iteration.
1288          */
1289         vfs_smr_enter();
1290
1291         /*
1292          * Avoid all surprises by only succeeding if we got the same entry and
1293          * bailing completely otherwise.
1294          * XXX There are no provisions to keep the vnode around, meaning we may
1295          * end up promoting a negative entry for a *new* vnode and returning
1296          * ENOENT on its account. This is the error we want to return anyway
1297          * and promotion is harmless.
1298          *
1299          * In particular at this point there can be a new ncp which matches the
1300          * search but hashes to a different neglist.
1301          */
1302         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1303                 if (ncp == oncp)
1304                         break;
1305         }
1306
1307         /*
1308          * No match to begin with.
1309          */
1310         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
1311                 goto out_abort;
1312         }
1313
1314         /*
1315          * The newly found entry may be something different...
1316          */
1317         if (!(ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1318             !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))) {
1319                 goto out_abort;
1320         }
1321
1322         /*
1323          * ... and not even negative.
1324          */
1325         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
1326         if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) == 0) {
1327                 goto out_abort;
1328         }
1329
1330         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
1331                 goto out_abort;
1332         }
1333
1334         cache_neg_promote_locked(ncp);
1335         cache_neg_hit_finish(ncp);
1336         vfs_smr_exit();
1337         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1338         return (true);
1339 out_abort:
1340         vfs_smr_exit();
1341         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1342         return (false);
1343 }
1344
1345 static void
1346 cache_neg_promote(struct namecache *ncp)
1347 {
1348         struct neglist *nl;
1349
1350         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1351         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1352         cache_neg_promote_locked(ncp);
1353         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1354 }
1355
1356 static void
1357 cache_neg_insert(struct namecache *ncp)
1358 {
1359         struct neglist *nl;
1360
1361         MPASS(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE);
1362         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1363         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1364         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1365         TAILQ_INSERT_TAIL(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1366         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1367         atomic_add_long(&numneg, 1);
1368 }
1369
1370 static void
1371 cache_neg_remove(struct namecache *ncp)
1372 {
1373         struct neglist *nl;
1374         struct negstate *ns;
1375
1376         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1377         nl = NCP2NEGLIST(ncp);
1378         ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1379         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1380         if ((ns->neg_flag & NEG_HOT) != 0) {
1381                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_hotlist, ncp, nc_dst);
1382                 nl->nl_hotnum--;
1383         } else {
1384                 TAILQ_REMOVE(&nl->nl_list, ncp, nc_dst);
1385         }
1386         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1387         atomic_subtract_long(&numneg, 1);
1388 }
1389
1390 static struct neglist *
1391 cache_neg_evict_select_list(void)
1392 {
1393         struct neglist *nl;
1394         u_int c;
1395
1396         c = atomic_fetchadd_int(&neg_cycle, 1) + 1;
1397         nl = &neglists[c % numneglists];
1398         if (!mtx_trylock(&nl->nl_evict_lock)) {
1399                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_contended, 1);
1400                 return (NULL);
1401         }
1402         return (nl);
1403 }
1404
1405 static struct namecache *
1406 cache_neg_evict_select_entry(struct neglist *nl)
1407 {
1408         struct namecache *ncp, *lncp;
1409         struct negstate *ns, *lns;
1410         int i;
1411
1412         mtx_assert(&nl->nl_evict_lock, MA_OWNED);
1413         mtx_assert(&nl->nl_lock, MA_OWNED);
1414         ncp = TAILQ_FIRST(&nl->nl_list);
1415         if (ncp == NULL)
1416                 return (NULL);
1417         lncp = ncp;
1418         lns = NCP2NEGSTATE(lncp);
1419         for (i = 1; i < 4; i++) {
1420                 ncp = TAILQ_NEXT(ncp, nc_dst);
1421                 if (ncp == NULL)
1422                         break;
1423                 ns = NCP2NEGSTATE(ncp);
1424                 if (ns->neg_hit < lns->neg_hit) {
1425                         lncp = ncp;
1426                         lns = ns;
1427                 }
1428         }
1429         return (lncp);
1430 }
1431
1432 static bool
1433 cache_neg_evict(void)
1434 {
1435         struct namecache *ncp, *ncp2;
1436         struct neglist *nl;
1437         struct vnode *dvp;
1438         struct mtx *dvlp;
1439         struct mtx *blp;
1440         uint32_t hash;
1441         u_char nlen;
1442         bool evicted;
1443
1444         nl = cache_neg_evict_select_list();
1445         if (nl == NULL) {
1446                 return (false);
1447         }
1448
1449         mtx_lock(&nl->nl_lock);
1450         ncp = TAILQ_FIRST(&nl->nl_hotlist);
1451         if (ncp != NULL) {
1452                 cache_neg_demote_locked(ncp);
1453         }
1454         ncp = cache_neg_evict_select_entry(nl);
1455         if (ncp == NULL) {
1456                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_empty, 1);
1457                 mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1458                 mtx_unlock(&nl->nl_evict_lock);
1459                 return (false);
1460         }
1461         nlen = ncp->nc_nlen;
1462         dvp = ncp->nc_dvp;
1463         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, nlen, dvp);
1464         dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1465         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1466         mtx_unlock(&nl->nl_lock);
1467         mtx_unlock(&nl->nl_evict_lock);
1468         mtx_lock(dvlp);
1469         mtx_lock(blp);
1470         /*
1471          * Note that since all locks were dropped above, the entry may be
1472          * gone or reallocated to be something else.
1473          */
1474         CK_SLIST_FOREACH(ncp2, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1475                 if (ncp2 == ncp && ncp2->nc_dvp == dvp &&
1476                     ncp2->nc_nlen == nlen && (ncp2->nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
1477                         break;
1478         }
1479         if (ncp2 == NULL) {
1480                 counter_u64_add(neg_evict_skipped_missed, 1);
1481                 ncp = NULL;
1482                 evicted = false;
1483         } else {
1484                 MPASS(dvlp == VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp));
1485                 MPASS(blp == NCP2BUCKETLOCK(ncp));
1486                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, evict_negative, done, ncp->nc_dvp,
1487                     ncp->nc_name);
1488                 cache_zap_locked(ncp);
1489                 counter_u64_add(neg_evicted, 1);
1490                 evicted = true;
1491         }
1492         mtx_unlock(blp);
1493         mtx_unlock(dvlp);
1494         if (ncp != NULL)
1495                 cache_free(ncp);
1496         return (evicted);
1497 }
1498
1499 /*
1500  * Maybe evict a negative entry to create more room.
1501  *
1502  * The ncnegfactor parameter limits what fraction of the total count
1503  * can comprise of negative entries. However, if the cache is just
1504  * warming up this leads to excessive evictions.  As such, ncnegminpct
1505  * (recomputed to neg_min) dictates whether the above should be
1506  * applied.
1507  *
1508  * Try evicting if the cache is close to full capacity regardless of
1509  * other considerations.
1510  */
1511 static bool
1512 cache_neg_evict_cond(u_long lnumcache)
1513 {
1514         u_long lnumneg;
1515
1516         if (ncsize - 1000 < lnumcache)
1517                 goto out_evict;
1518         lnumneg = atomic_load_long(&numneg);
1519         if (lnumneg < neg_min)
1520                 return (false);
1521         if (lnumneg * ncnegfactor < lnumcache)
1522                 return (false);
1523 out_evict:
1524         return (cache_neg_evict());
1525 }
1526
1527 /*
1528  * cache_zap_locked():
1529  *
1530  *   Removes a namecache entry from cache, whether it contains an actual
1531  *   pointer to a vnode or if it is just a negative cache entry.
1532  */
1533 static void
1534 cache_zap_locked(struct namecache *ncp)
1535 {
1536         struct nchashhead *ncpp;
1537         struct vnode *dvp, *vp;
1538
1539         dvp = ncp->nc_dvp;
1540         vp = ncp->nc_vp;
1541
1542         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1543                 cache_assert_vnode_locked(vp);
1544         cache_assert_vnode_locked(dvp);
1545         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1546
1547         cache_ncp_invalidate(ncp);
1548
1549         ncpp = NCP2BUCKET(ncp);
1550         CK_SLIST_REMOVE(ncpp, ncp, namecache, nc_hash);
1551         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)) {
1552                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, zap, done, dvp, ncp->nc_name, vp);
1553                 TAILQ_REMOVE(&vp->v_cache_dst, ncp, nc_dst);
1554                 if (ncp == vp->v_cache_dd) {
1555                         atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, NULL);
1556                 }
1557         } else {
1558                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, zap_negative, done, dvp, ncp->nc_name);
1559                 cache_neg_remove(ncp);
1560         }
1561         if (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) {
1562                 if (ncp == dvp->v_cache_dd) {
1563                         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
1564                 }
1565         } else {
1566                 LIST_REMOVE(ncp, nc_src);
1567                 if (LIST_EMPTY(&dvp->v_cache_src)) {
1568                         ncp->nc_flag |= NCF_DVDROP;
1569                 }
1570         }
1571 }
1572
1573 static void
1574 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(struct namecache *ncp, struct vnode *vp)
1575 {
1576         struct mtx *blp;
1577
1578         MPASS(ncp->nc_dvp == vp);
1579         MPASS(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE);
1580         cache_assert_vnode_locked(vp);
1581
1582         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
1583         mtx_lock(blp);
1584         cache_zap_locked(ncp);
1585         mtx_unlock(blp);
1586 }
1587
1588 static bool
1589 cache_zap_locked_vnode_kl2(struct namecache *ncp, struct vnode *vp,
1590     struct mtx **vlpp)
1591 {
1592         struct mtx *pvlp, *vlp1, *vlp2, *to_unlock;
1593         struct mtx *blp;
1594
1595         MPASS(vp == ncp->nc_dvp || vp == ncp->nc_vp);
1596         cache_assert_vnode_locked(vp);
1597
1598         if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE) {
1599                 if (*vlpp != NULL) {
1600                         mtx_unlock(*vlpp);
1601                         *vlpp = NULL;
1602                 }
1603                 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, vp);
1604                 return (true);
1605         }
1606
1607         pvlp = VP2VNODELOCK(vp);
1608         blp = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
1609         vlp1 = VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp);
1610         vlp2 = VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp);
1611
1612         if (*vlpp == vlp1 || *vlpp == vlp2) {
1613                 to_unlock = *vlpp;
1614                 *vlpp = NULL;
1615         } else {
1616                 if (*vlpp != NULL) {
1617                         mtx_unlock(*vlpp);
1618                         *vlpp = NULL;
1619                 }
1620                 cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
1621                 if (vlp1 == pvlp) {
1622                         mtx_lock(vlp2);
1623                         to_unlock = vlp2;
1624                 } else {
1625                         if (!mtx_trylock(vlp1))
1626                                 goto out_relock;
1627                         to_unlock = vlp1;
1628                 }
1629         }
1630         mtx_lock(blp);
1631         cache_zap_locked(ncp);
1632         mtx_unlock(blp);
1633         if (to_unlock != NULL)
1634                 mtx_unlock(to_unlock);
1635         return (true);
1636
1637 out_relock:
1638         mtx_unlock(vlp2);
1639         mtx_lock(vlp1);
1640         mtx_lock(vlp2);
1641         MPASS(*vlpp == NULL);
1642         *vlpp = vlp1;
1643         return (false);
1644 }
1645
1646 /*
1647  * If trylocking failed we can get here. We know enough to take all needed locks
1648  * in the right order and re-lookup the entry.
1649  */
1650 static int
1651 cache_zap_unlocked_bucket(struct namecache *ncp, struct componentname *cnp,
1652     struct vnode *dvp, struct mtx *dvlp, struct mtx *vlp, uint32_t hash,
1653     struct mtx *blp)
1654 {
1655         struct namecache *rncp;
1656
1657         cache_assert_bucket_unlocked(ncp);
1658
1659         cache_sort_vnodes(&dvlp, &vlp);
1660         cache_lock_vnodes(dvlp, vlp);
1661         mtx_lock(blp);
1662         CK_SLIST_FOREACH(rncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1663                 if (rncp == ncp && rncp->nc_dvp == dvp &&
1664                     rncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1665                     !bcmp(rncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, rncp->nc_nlen))
1666                         break;
1667         }
1668         if (rncp != NULL) {
1669                 cache_zap_locked(rncp);
1670                 mtx_unlock(blp);
1671                 cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1672                 counter_u64_add(zap_bucket_relock_success, 1);
1673                 return (0);
1674         }
1675
1676         mtx_unlock(blp);
1677         cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1678         return (EAGAIN);
1679 }
1680
1681 static int __noinline
1682 cache_zap_locked_bucket(struct namecache *ncp, struct componentname *cnp,
1683     uint32_t hash, struct mtx *blp)
1684 {
1685         struct mtx *dvlp, *vlp;
1686         struct vnode *dvp;
1687
1688         cache_assert_bucket_locked(ncp);
1689
1690         dvlp = VP2VNODELOCK(ncp->nc_dvp);
1691         vlp = NULL;
1692         if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
1693                 vlp = VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp);
1694         if (cache_trylock_vnodes(dvlp, vlp) == 0) {
1695                 cache_zap_locked(ncp);
1696                 mtx_unlock(blp);
1697                 cache_unlock_vnodes(dvlp, vlp);
1698                 return (0);
1699         }
1700
1701         dvp = ncp->nc_dvp;
1702         mtx_unlock(blp);
1703         return (cache_zap_unlocked_bucket(ncp, cnp, dvp, dvlp, vlp, hash, blp));
1704 }
1705
1706 static __noinline int
1707 cache_remove_cnp(struct vnode *dvp, struct componentname *cnp)
1708 {
1709         struct namecache *ncp;
1710         struct mtx *blp;
1711         struct mtx *dvlp, *dvlp2;
1712         uint32_t hash;
1713         int error;
1714
1715         if (cnp->cn_namelen == 2 &&
1716             cnp->cn_nameptr[0] == '.' && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
1717                 dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1718                 dvlp2 = NULL;
1719                 mtx_lock(dvlp);
1720 retry_dotdot:
1721                 ncp = dvp->v_cache_dd;
1722                 if (ncp == NULL) {
1723                         mtx_unlock(dvlp);
1724                         if (dvlp2 != NULL)
1725                                 mtx_unlock(dvlp2);
1726                         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, miss, dvp, cnp);
1727                         return (0);
1728                 }
1729                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
1730                         if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, dvp, &dvlp2))
1731                                 goto retry_dotdot;
1732                         MPASS(dvp->v_cache_dd == NULL);
1733                         mtx_unlock(dvlp);
1734                         if (dvlp2 != NULL)
1735                                 mtx_unlock(dvlp2);
1736                         cache_free(ncp);
1737                 } else {
1738                         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
1739                         mtx_unlock(dvlp);
1740                         if (dvlp2 != NULL)
1741                                 mtx_unlock(dvlp2);
1742                 }
1743                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, hit, dvp, cnp);
1744                 return (1);
1745         }
1746
1747         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
1748         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1749 retry:
1750         if (CK_SLIST_EMPTY(NCHHASH(hash)))
1751                 goto out_no_entry;
1752
1753         mtx_lock(blp);
1754
1755         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1756                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1757                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
1758                         break;
1759         }
1760
1761         if (ncp == NULL) {
1762                 mtx_unlock(blp);
1763                 goto out_no_entry;
1764         }
1765
1766         error = cache_zap_locked_bucket(ncp, cnp, hash, blp);
1767         if (__predict_false(error != 0)) {
1768                 zap_bucket_fail++;
1769                 goto retry;
1770         }
1771         counter_u64_add(numposzaps, 1);
1772         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, hit, dvp, cnp);
1773         cache_free(ncp);
1774         return (1);
1775 out_no_entry:
1776         counter_u64_add(nummisszap, 1);
1777         SDT_PROBE2(vfs, namecache, removecnp, miss, dvp, cnp);
1778         return (0);
1779 }
1780
1781 static int __noinline
1782 cache_lookup_dot(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1783     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1784 {
1785         int ltype;
1786
1787         *vpp = dvp;
1788         counter_u64_add(dothits, 1);
1789         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ".", *vpp);
1790         if (tsp != NULL)
1791                 timespecclear(tsp);
1792         if (ticksp != NULL)
1793                 *ticksp = ticks;
1794         vrefact(*vpp);
1795         /*
1796          * When we lookup "." we still can be asked to lock it
1797          * differently...
1798          */
1799         ltype = cnp->cn_lkflags & LK_TYPE_MASK;
1800         if (ltype != VOP_ISLOCKED(*vpp)) {
1801                 if (ltype == LK_EXCLUSIVE) {
1802                         vn_lock(*vpp, LK_UPGRADE | LK_RETRY);
1803                         if (VN_IS_DOOMED((*vpp))) {
1804                                 /* forced unmount */
1805                                 vrele(*vpp);
1806                                 *vpp = NULL;
1807                                 return (ENOENT);
1808                         }
1809                 } else
1810                         vn_lock(*vpp, LK_DOWNGRADE | LK_RETRY);
1811         }
1812         return (-1);
1813 }
1814
1815 static int __noinline
1816 cache_lookup_dotdot(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1817     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1818 {
1819         struct namecache_ts *ncp_ts;
1820         struct namecache *ncp;
1821         struct mtx *dvlp;
1822         enum vgetstate vs;
1823         int error, ltype;
1824         bool whiteout;
1825
1826         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) != 0);
1827
1828         if ((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0) {
1829                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
1830                 return (0);
1831         }
1832
1833         counter_u64_add(dotdothits, 1);
1834 retry:
1835         dvlp = VP2VNODELOCK(dvp);
1836         mtx_lock(dvlp);
1837         ncp = dvp->v_cache_dd;
1838         if (ncp == NULL) {
1839                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, "..");
1840                 mtx_unlock(dvlp);
1841                 return (0);
1842         }
1843         if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
1844                 if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)
1845                         *vpp = NULL;
1846                 else
1847                         *vpp = ncp->nc_vp;
1848         } else
1849                 *vpp = ncp->nc_dvp;
1850         if (*vpp == NULL)
1851                 goto negative_success;
1852         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, "..", *vpp);
1853         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1854         if ((ncp->nc_flag & (NCF_ISDOTDOT | NCF_DTS)) ==
1855             NCF_DTS && tsp != NULL) {
1856                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
1857                 *tsp = ncp_ts->nc_dotdottime;
1858         }
1859
1860         MPASS(dvp != *vpp);
1861         ltype = VOP_ISLOCKED(dvp);
1862         VOP_UNLOCK(dvp);
1863         vs = vget_prep(*vpp);
1864         mtx_unlock(dvlp);
1865         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
1866         vn_lock(dvp, ltype | LK_RETRY);
1867         if (VN_IS_DOOMED(dvp)) {
1868                 if (error == 0)
1869                         vput(*vpp);
1870                 *vpp = NULL;
1871                 return (ENOENT);
1872         }
1873         if (error) {
1874                 *vpp = NULL;
1875                 goto retry;
1876         }
1877         return (-1);
1878 negative_success:
1879         if (__predict_false(cnp->cn_nameiop == CREATE)) {
1880                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
1881                         counter_u64_add(numnegzaps, 1);
1882                         cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, dvp);
1883                         mtx_unlock(dvlp);
1884                         cache_free(ncp);
1885                         return (0);
1886                 }
1887         }
1888
1889         whiteout = (ncp->nc_flag & NCF_WHITE);
1890         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1891         if (cache_neg_hit_prep(ncp))
1892                 cache_neg_promote(ncp);
1893         else
1894                 cache_neg_hit_finish(ncp);
1895         mtx_unlock(dvlp);
1896         if (whiteout)
1897                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
1898         return (ENOENT);
1899 }
1900
1901 /**
1902  * Lookup a name in the name cache
1903  *
1904  * # Arguments
1905  *
1906  * - dvp:       Parent directory in which to search.
1907  * - vpp:       Return argument.  Will contain desired vnode on cache hit.
1908  * - cnp:       Parameters of the name search.  The most interesting bits of
1909  *              the cn_flags field have the following meanings:
1910  *      - MAKEENTRY:    If clear, free an entry from the cache rather than look
1911  *                      it up.
1912  *      - ISDOTDOT:     Must be set if and only if cn_nameptr == ".."
1913  * - tsp:       Return storage for cache timestamp.  On a successful (positive
1914  *              or negative) lookup, tsp will be filled with any timespec that
1915  *              was stored when this cache entry was created.  However, it will
1916  *              be clear for "." entries.
1917  * - ticks:     Return storage for alternate cache timestamp.  On a successful
1918  *              (positive or negative) lookup, it will contain the ticks value
1919  *              that was current when the cache entry was created, unless cnp
1920  *              was ".".
1921  *
1922  * Either both tsp and ticks have to be provided or neither of them.
1923  *
1924  * # Returns
1925  *
1926  * - -1:        A positive cache hit.  vpp will contain the desired vnode.
1927  * - ENOENT:    A negative cache hit, or dvp was recycled out from under us due
1928  *              to a forced unmount.  vpp will not be modified.  If the entry
1929  *              is a whiteout, then the ISWHITEOUT flag will be set in
1930  *              cnp->cn_flags.
1931  * - 0:         A cache miss.  vpp will not be modified.
1932  *
1933  * # Locking
1934  *
1935  * On a cache hit, vpp will be returned locked and ref'd.  If we're looking up
1936  * .., dvp is unlocked.  If we're looking up . an extra ref is taken, but the
1937  * lock is not recursively acquired.
1938  */
1939 static int __noinline
1940 cache_lookup_fallback(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
1941     struct timespec *tsp, int *ticksp)
1942 {
1943         struct namecache *ncp;
1944         struct mtx *blp;
1945         uint32_t hash;
1946         enum vgetstate vs;
1947         int error;
1948         bool whiteout;
1949
1950         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
1951         MPASS((cnp->cn_flags & (MAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY)) != 0);
1952
1953 retry:
1954         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
1955         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
1956         mtx_lock(blp);
1957
1958         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
1959                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
1960                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
1961                         break;
1962         }
1963
1964         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
1965                 mtx_unlock(blp);
1966                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, cnp->cn_nameptr);
1967                 counter_u64_add(nummiss, 1);
1968                 return (0);
1969         }
1970
1971         if (ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE)
1972                 goto negative_success;
1973
1974         counter_u64_add(numposhits, 1);
1975         *vpp = ncp->nc_vp;
1976         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, *vpp);
1977         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
1978         MPASS(dvp != *vpp);
1979         vs = vget_prep(*vpp);
1980         mtx_unlock(blp);
1981         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
1982         if (error) {
1983                 *vpp = NULL;
1984                 goto retry;
1985         }
1986         return (-1);
1987 negative_success:
1988         /*
1989          * We don't get here with regular lookup apart from corner cases.
1990          */
1991         if (__predict_true(cnp->cn_nameiop == CREATE)) {
1992                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
1993                         counter_u64_add(numnegzaps, 1);
1994                         error = cache_zap_locked_bucket(ncp, cnp, hash, blp);
1995                         if (__predict_false(error != 0)) {
1996                                 zap_bucket_fail2++;
1997                                 goto retry;
1998                         }
1999                         cache_free(ncp);
2000                         return (0);
2001                 }
2002         }
2003
2004         whiteout = (ncp->nc_flag & NCF_WHITE);
2005         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2006         if (cache_neg_hit_prep(ncp))
2007                 cache_neg_promote(ncp);
2008         else
2009                 cache_neg_hit_finish(ncp);
2010         mtx_unlock(blp);
2011         if (whiteout)
2012                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
2013         return (ENOENT);
2014 }
2015
2016 int
2017 cache_lookup(struct vnode *dvp, struct vnode **vpp, struct componentname *cnp,
2018     struct timespec *tsp, int *ticksp)
2019 {
2020         struct namecache *ncp;
2021         uint32_t hash;
2022         enum vgetstate vs;
2023         int error;
2024         bool whiteout, neg_promote;
2025         u_short nc_flag;
2026
2027         MPASS((tsp == NULL && ticksp == NULL) || (tsp != NULL && ticksp != NULL));
2028
2029 #ifdef DEBUG_CACHE
2030         if (__predict_false(!doingcache)) {
2031                 cnp->cn_flags &= ~MAKEENTRY;
2032                 return (0);
2033         }
2034 #endif
2035
2036         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
2037                 if (cnp->cn_namelen == 1)
2038                         return (cache_lookup_dot(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2039                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.')
2040                         return (cache_lookup_dotdot(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2041         }
2042
2043         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
2044
2045         if ((cnp->cn_flags & (MAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY)) == 0) {
2046                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
2047                 return (0);
2048         }
2049
2050         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
2051         vfs_smr_enter();
2052
2053         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
2054                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2055                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
2056                         break;
2057         }
2058
2059         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
2060                 vfs_smr_exit();
2061                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, lookup, miss, dvp, cnp->cn_nameptr);
2062                 counter_u64_add(nummiss, 1);
2063                 return (0);
2064         }
2065
2066         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2067         if (nc_flag & NCF_NEGATIVE)
2068                 goto negative_success;
2069
2070         counter_u64_add(numposhits, 1);
2071         *vpp = ncp->nc_vp;
2072         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, *vpp);
2073         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2074         MPASS(dvp != *vpp);
2075         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
2076                 vfs_smr_exit();
2077                 *vpp = NULL;
2078                 goto out_fallback;
2079         }
2080         vs = vget_prep_smr(*vpp);
2081         vfs_smr_exit();
2082         if (__predict_false(vs == VGET_NONE)) {
2083                 *vpp = NULL;
2084                 goto out_fallback;
2085         }
2086         error = vget_finish(*vpp, cnp->cn_lkflags, vs);
2087         if (error) {
2088                 *vpp = NULL;
2089                 goto out_fallback;
2090         }
2091         return (-1);
2092 negative_success:
2093         if (cnp->cn_nameiop == CREATE) {
2094                 if (cnp->cn_flags & ISLASTCN) {
2095                         vfs_smr_exit();
2096                         goto out_fallback;
2097                 }
2098         }
2099
2100         cache_out_ts(ncp, tsp, ticksp);
2101         whiteout = (atomic_load_char(&ncp->nc_flag) & NCF_WHITE);
2102         neg_promote = cache_neg_hit_prep(ncp);
2103         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
2104                 cache_neg_hit_abort(ncp);
2105                 vfs_smr_exit();
2106                 goto out_fallback;
2107         }
2108         if (neg_promote) {
2109                 vfs_smr_exit();
2110                 if (!cache_neg_promote_cond(dvp, cnp, ncp, hash))
2111                         goto out_fallback;
2112         } else {
2113                 cache_neg_hit_finish(ncp);
2114                 vfs_smr_exit();
2115         }
2116         if (whiteout)
2117                 cnp->cn_flags |= ISWHITEOUT;
2118         return (ENOENT);
2119 out_fallback:
2120         return (cache_lookup_fallback(dvp, vpp, cnp, tsp, ticksp));
2121 }
2122
2123 struct celockstate {
2124         struct mtx *vlp[3];
2125         struct mtx *blp[2];
2126 };
2127 CTASSERT((nitems(((struct celockstate *)0)->vlp) == 3));
2128 CTASSERT((nitems(((struct celockstate *)0)->blp) == 2));
2129
2130 static inline void
2131 cache_celockstate_init(struct celockstate *cel)
2132 {
2133
2134         bzero(cel, sizeof(*cel));
2135 }
2136
2137 static void
2138 cache_lock_vnodes_cel(struct celockstate *cel, struct vnode *vp,
2139     struct vnode *dvp)
2140 {
2141         struct mtx *vlp1, *vlp2;
2142
2143         MPASS(cel->vlp[0] == NULL);
2144         MPASS(cel->vlp[1] == NULL);
2145         MPASS(cel->vlp[2] == NULL);
2146
2147         MPASS(vp != NULL || dvp != NULL);
2148
2149         vlp1 = VP2VNODELOCK(vp);
2150         vlp2 = VP2VNODELOCK(dvp);
2151         cache_sort_vnodes(&vlp1, &vlp2);
2152
2153         if (vlp1 != NULL) {
2154                 mtx_lock(vlp1);
2155                 cel->vlp[0] = vlp1;
2156         }
2157         mtx_lock(vlp2);
2158         cel->vlp[1] = vlp2;
2159 }
2160
2161 static void
2162 cache_unlock_vnodes_cel(struct celockstate *cel)
2163 {
2164
2165         MPASS(cel->vlp[0] != NULL || cel->vlp[1] != NULL);
2166
2167         if (cel->vlp[0] != NULL)
2168                 mtx_unlock(cel->vlp[0]);
2169         if (cel->vlp[1] != NULL)
2170                 mtx_unlock(cel->vlp[1]);
2171         if (cel->vlp[2] != NULL)
2172                 mtx_unlock(cel->vlp[2]);
2173 }
2174
2175 static bool
2176 cache_lock_vnodes_cel_3(struct celockstate *cel, struct vnode *vp)
2177 {
2178         struct mtx *vlp;
2179         bool ret;
2180
2181         cache_assert_vlp_locked(cel->vlp[0]);
2182         cache_assert_vlp_locked(cel->vlp[1]);
2183         MPASS(cel->vlp[2] == NULL);
2184
2185         MPASS(vp != NULL);
2186         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2187
2188         ret = true;
2189         if (vlp >= cel->vlp[1]) {
2190                 mtx_lock(vlp);
2191         } else {
2192                 if (mtx_trylock(vlp))
2193                         goto out;
2194                 cache_lock_vnodes_cel_3_failures++;
2195                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2196                 if (vlp < cel->vlp[0]) {
2197                         mtx_lock(vlp);
2198                         mtx_lock(cel->vlp[0]);
2199                         mtx_lock(cel->vlp[1]);
2200                 } else {
2201                         if (cel->vlp[0] != NULL)
2202                                 mtx_lock(cel->vlp[0]);
2203                         mtx_lock(vlp);
2204                         mtx_lock(cel->vlp[1]);
2205                 }
2206                 ret = false;
2207         }
2208 out:
2209         cel->vlp[2] = vlp;
2210         return (ret);
2211 }
2212
2213 static void
2214 cache_lock_buckets_cel(struct celockstate *cel, struct mtx *blp1,
2215     struct mtx *blp2)
2216 {
2217
2218         MPASS(cel->blp[0] == NULL);
2219         MPASS(cel->blp[1] == NULL);
2220
2221         cache_sort_vnodes(&blp1, &blp2);
2222
2223         if (blp1 != NULL) {
2224                 mtx_lock(blp1);
2225                 cel->blp[0] = blp1;
2226         }
2227         mtx_lock(blp2);
2228         cel->blp[1] = blp2;
2229 }
2230
2231 static void
2232 cache_unlock_buckets_cel(struct celockstate *cel)
2233 {
2234
2235         if (cel->blp[0] != NULL)
2236                 mtx_unlock(cel->blp[0]);
2237         mtx_unlock(cel->blp[1]);
2238 }
2239
2240 /*
2241  * Lock part of the cache affected by the insertion.
2242  *
2243  * This means vnodelocks for dvp, vp and the relevant bucketlock.
2244  * However, insertion can result in removal of an old entry. In this
2245  * case we have an additional vnode and bucketlock pair to lock.
2246  *
2247  * That is, in the worst case we have to lock 3 vnodes and 2 bucketlocks, while
2248  * preserving the locking order (smaller address first).
2249  */
2250 static void
2251 cache_enter_lock(struct celockstate *cel, struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2252     uint32_t hash)
2253 {
2254         struct namecache *ncp;
2255         struct mtx *blps[2];
2256         u_char nc_flag;
2257
2258         blps[0] = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2259         for (;;) {
2260                 blps[1] = NULL;
2261                 cache_lock_vnodes_cel(cel, dvp, vp);
2262                 if (vp == NULL || vp->v_type != VDIR)
2263                         break;
2264                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&vp->v_cache_dd);
2265                 if (ncp == NULL)
2266                         break;
2267                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2268                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
2269                         break;
2270                 MPASS(ncp->nc_dvp == vp);
2271                 blps[1] = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
2272                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2273                         break;
2274                 if (cache_lock_vnodes_cel_3(cel, ncp->nc_vp))
2275                         break;
2276                 /*
2277                  * All vnodes got re-locked. Re-validate the state and if
2278                  * nothing changed we are done. Otherwise restart.
2279                  */
2280                 if (ncp == vp->v_cache_dd &&
2281                     (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0 &&
2282                     blps[1] == NCP2BUCKETLOCK(ncp) &&
2283                     VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp) == cel->vlp[2])
2284                         break;
2285                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2286                 cel->vlp[0] = NULL;
2287                 cel->vlp[1] = NULL;
2288                 cel->vlp[2] = NULL;
2289         }
2290         cache_lock_buckets_cel(cel, blps[0], blps[1]);
2291 }
2292
2293 static void
2294 cache_enter_lock_dd(struct celockstate *cel, struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2295     uint32_t hash)
2296 {
2297         struct namecache *ncp;
2298         struct mtx *blps[2];
2299         u_char nc_flag;
2300
2301         blps[0] = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2302         for (;;) {
2303                 blps[1] = NULL;
2304                 cache_lock_vnodes_cel(cel, dvp, vp);
2305                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&dvp->v_cache_dd);
2306                 if (ncp == NULL)
2307                         break;
2308                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
2309                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
2310                         break;
2311                 MPASS(ncp->nc_dvp == dvp);
2312                 blps[1] = NCP2BUCKETLOCK(ncp);
2313                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2314                         break;
2315                 if (cache_lock_vnodes_cel_3(cel, ncp->nc_vp))
2316                         break;
2317                 if (ncp == dvp->v_cache_dd &&
2318                     (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0 &&
2319                     blps[1] == NCP2BUCKETLOCK(ncp) &&
2320                     VP2VNODELOCK(ncp->nc_vp) == cel->vlp[2])
2321                         break;
2322                 cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2323                 cel->vlp[0] = NULL;
2324                 cel->vlp[1] = NULL;
2325                 cel->vlp[2] = NULL;
2326         }
2327         cache_lock_buckets_cel(cel, blps[0], blps[1]);
2328 }
2329
2330 static void
2331 cache_enter_unlock(struct celockstate *cel)
2332 {
2333
2334         cache_unlock_buckets_cel(cel);
2335         cache_unlock_vnodes_cel(cel);
2336 }
2337
2338 static void __noinline
2339 cache_enter_dotdot_prep(struct vnode *dvp, struct vnode *vp,
2340     struct componentname *cnp)
2341 {
2342         struct celockstate cel;
2343         struct namecache *ncp;
2344         uint32_t hash;
2345         int len;
2346
2347         if (atomic_load_ptr(&dvp->v_cache_dd) == NULL)
2348                 return;
2349         len = cnp->cn_namelen;
2350         cache_celockstate_init(&cel);
2351         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, len, dvp);
2352         cache_enter_lock_dd(&cel, dvp, vp, hash);
2353         ncp = dvp->v_cache_dd;
2354         if (ncp != NULL && (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT)) {
2355                 KASSERT(ncp->nc_dvp == dvp, ("wrong isdotdot parent"));
2356                 cache_zap_locked(ncp);
2357         } else {
2358                 ncp = NULL;
2359         }
2360         atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, NULL);
2361         cache_enter_unlock(&cel);
2362         if (ncp != NULL)
2363                 cache_free(ncp);
2364 }
2365
2366 /*
2367  * Add an entry to the cache.
2368  */
2369 void
2370 cache_enter_time(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp,
2371     struct timespec *tsp, struct timespec *dtsp)
2372 {
2373         struct celockstate cel;
2374         struct namecache *ncp, *n2, *ndd;
2375         struct namecache_ts *ncp_ts;
2376         struct nchashhead *ncpp;
2377         uint32_t hash;
2378         int flag;
2379         int len;
2380
2381         KASSERT(cnp->cn_namelen <= NAME_MAX,
2382             ("%s: passed len %ld exceeds NAME_MAX (%d)", __func__, cnp->cn_namelen,
2383             NAME_MAX));
2384         VNPASS(!VN_IS_DOOMED(dvp), dvp);
2385         VNPASS(dvp->v_type != VNON, dvp);
2386         if (vp != NULL) {
2387                 VNPASS(!VN_IS_DOOMED(vp), vp);
2388                 VNPASS(vp->v_type != VNON, vp);
2389         }
2390         if (cnp->cn_namelen == 1 && cnp->cn_nameptr[0] == '.') {
2391                 KASSERT(dvp == vp,
2392                     ("%s: different vnodes for dot entry (%p; %p)\n", __func__,
2393                     dvp, vp));
2394         } else {
2395                 KASSERT(dvp != vp,
2396                     ("%s: same vnode for non-dot entry [%s] (%p)\n", __func__,
2397                     cnp->cn_nameptr, dvp));
2398         }
2399
2400 #ifdef DEBUG_CACHE
2401         if (__predict_false(!doingcache))
2402                 return;
2403 #endif
2404
2405         flag = 0;
2406         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
2407                 if (cnp->cn_namelen == 1)
2408                         return;
2409                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
2410                         cache_enter_dotdot_prep(dvp, vp, cnp);
2411                         flag = NCF_ISDOTDOT;
2412                 }
2413         }
2414
2415         ncp = cache_alloc(cnp->cn_namelen, tsp != NULL);
2416         if (ncp == NULL)
2417                 return;
2418
2419         cache_celockstate_init(&cel);
2420         ndd = NULL;
2421         ncp_ts = NULL;
2422
2423         /*
2424          * Calculate the hash key and setup as much of the new
2425          * namecache entry as possible before acquiring the lock.
2426          */
2427         ncp->nc_flag = flag | NCF_WIP;
2428         ncp->nc_vp = vp;
2429         if (vp == NULL)
2430                 cache_neg_init(ncp);
2431         ncp->nc_dvp = dvp;
2432         if (tsp != NULL) {
2433                 ncp_ts = __containerof(ncp, struct namecache_ts, nc_nc);
2434                 ncp_ts->nc_time = *tsp;
2435                 ncp_ts->nc_ticks = ticks;
2436                 ncp_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_TS;
2437                 if (dtsp != NULL) {
2438                         ncp_ts->nc_dotdottime = *dtsp;
2439                         ncp_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_DTS;
2440                 }
2441         }
2442         len = ncp->nc_nlen = cnp->cn_namelen;
2443         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, len, dvp);
2444         memcpy(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, len);
2445         ncp->nc_name[len] = '\0';
2446         cache_enter_lock(&cel, dvp, vp, hash);
2447
2448         /*
2449          * See if this vnode or negative entry is already in the cache
2450          * with this name.  This can happen with concurrent lookups of
2451          * the same path name.
2452          */
2453         ncpp = NCHHASH(hash);
2454         CK_SLIST_FOREACH(n2, ncpp, nc_hash) {
2455                 if (n2->nc_dvp == dvp &&
2456                     n2->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2457                     !bcmp(n2->nc_name, cnp->cn_nameptr, n2->nc_nlen)) {
2458                         MPASS(cache_ncp_canuse(n2));
2459                         if ((n2->nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
2460                                 KASSERT(vp == NULL,
2461                                     ("%s: found entry pointing to a different vnode (%p != %p) ; name [%s]",
2462                                     __func__, NULL, vp, cnp->cn_nameptr));
2463                         else
2464                                 KASSERT(n2->nc_vp == vp,
2465                                     ("%s: found entry pointing to a different vnode (%p != %p) ; name [%s]",
2466                                     __func__, n2->nc_vp, vp, cnp->cn_nameptr));
2467                         /*
2468                          * Entries are supposed to be immutable unless in the
2469                          * process of getting destroyed. Accommodating for
2470                          * changing timestamps is possible but not worth it.
2471                          * This should be harmless in terms of correctness, in
2472                          * the worst case resulting in an earlier expiration.
2473                          * Alternatively, the found entry can be replaced
2474                          * altogether.
2475                          */
2476                         MPASS((n2->nc_flag & (NCF_TS | NCF_DTS)) == (ncp->nc_flag & (NCF_TS | NCF_DTS)));
2477 #if 0
2478                         if (tsp != NULL) {
2479                                 KASSERT((n2->nc_flag & NCF_TS) != 0,
2480                                     ("no NCF_TS"));
2481                                 n2_ts = __containerof(n2, struct namecache_ts, nc_nc);
2482                                 n2_ts->nc_time = ncp_ts->nc_time;
2483                                 n2_ts->nc_ticks = ncp_ts->nc_ticks;
2484                                 if (dtsp != NULL) {
2485                                         n2_ts->nc_dotdottime = ncp_ts->nc_dotdottime;
2486                                         n2_ts->nc_nc.nc_flag |= NCF_DTS;
2487                                 }
2488                         }
2489 #endif
2490                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, enter, duplicate, dvp, ncp->nc_name,
2491                             vp);
2492                         goto out_unlock_free;
2493                 }
2494         }
2495
2496         if (flag == NCF_ISDOTDOT) {
2497                 /*
2498                  * See if we are trying to add .. entry, but some other lookup
2499                  * has populated v_cache_dd pointer already.
2500                  */
2501                 if (dvp->v_cache_dd != NULL)
2502                         goto out_unlock_free;
2503                 KASSERT(vp == NULL || vp->v_type == VDIR,
2504                     ("wrong vnode type %p", vp));
2505                 atomic_thread_fence_rel();
2506                 atomic_store_ptr(&dvp->v_cache_dd, ncp);
2507         }
2508
2509         if (vp != NULL) {
2510                 if (flag != NCF_ISDOTDOT) {
2511                         /*
2512                          * For this case, the cache entry maps both the
2513                          * directory name in it and the name ".." for the
2514                          * directory's parent.
2515                          */
2516                         if ((ndd = vp->v_cache_dd) != NULL) {
2517                                 if ((ndd->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0)
2518                                         cache_zap_locked(ndd);
2519                                 else
2520                                         ndd = NULL;
2521                         }
2522                         atomic_thread_fence_rel();
2523                         atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, ncp);
2524                 } else if (vp->v_type != VDIR) {
2525                         if (vp->v_cache_dd != NULL) {
2526                                 atomic_store_ptr(&vp->v_cache_dd, NULL);
2527                         }
2528                 }
2529         }
2530
2531         if (flag != NCF_ISDOTDOT) {
2532                 if (LIST_EMPTY(&dvp->v_cache_src)) {
2533                         cache_hold_vnode(dvp);
2534                 }
2535                 LIST_INSERT_HEAD(&dvp->v_cache_src, ncp, nc_src);
2536         }
2537
2538         /*
2539          * If the entry is "negative", we place it into the
2540          * "negative" cache queue, otherwise, we place it into the
2541          * destination vnode's cache entries queue.
2542          */
2543         if (vp != NULL) {
2544                 TAILQ_INSERT_HEAD(&vp->v_cache_dst, ncp, nc_dst);
2545                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, enter, done, dvp, ncp->nc_name,
2546                     vp);
2547         } else {
2548                 if (cnp->cn_flags & ISWHITEOUT)
2549                         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag | NCF_WHITE);
2550                 cache_neg_insert(ncp);
2551                 SDT_PROBE2(vfs, namecache, enter_negative, done, dvp,
2552                     ncp->nc_name);
2553         }
2554
2555         /*
2556          * Insert the new namecache entry into the appropriate chain
2557          * within the cache entries table.
2558          */
2559         CK_SLIST_INSERT_HEAD(ncpp, ncp, nc_hash);
2560
2561         atomic_thread_fence_rel();
2562         /*
2563          * Mark the entry as fully constructed.
2564          * It is immutable past this point until its removal.
2565          */
2566         atomic_store_char(&ncp->nc_flag, ncp->nc_flag & ~NCF_WIP);
2567
2568         cache_enter_unlock(&cel);
2569         if (ndd != NULL)
2570                 cache_free(ndd);
2571         return;
2572 out_unlock_free:
2573         cache_enter_unlock(&cel);
2574         cache_free(ncp);
2575         return;
2576 }
2577
2578 /*
2579  * A variant of the above accepting flags.
2580  *
2581  * - VFS_CACHE_DROPOLD -- if a conflicting entry is found, drop it.
2582  *
2583  * TODO: this routine is a hack. It blindly removes the old entry, even if it
2584  * happens to match and it is doing it in an inefficient manner. It was added
2585  * to accommodate NFS which runs into a case where the target for a given name
2586  * may change from under it. Note this does nothing to solve the following
2587  * race: 2 callers of cache_enter_time_flags pass a different target vnode for
2588  * the same [dvp, cnp]. It may be argued that code doing this is broken.
2589  */
2590 void
2591 cache_enter_time_flags(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp,
2592     struct timespec *tsp, struct timespec *dtsp, int flags)
2593 {
2594
2595         MPASS((flags & ~(VFS_CACHE_DROPOLD)) == 0);
2596
2597         if (flags & VFS_CACHE_DROPOLD)
2598                 cache_remove_cnp(dvp, cnp);
2599         cache_enter_time(dvp, vp, cnp, tsp, dtsp);
2600 }
2601
2602 static u_int
2603 cache_roundup_2(u_int val)
2604 {
2605         u_int res;
2606
2607         for (res = 1; res <= val; res <<= 1)
2608                 continue;
2609
2610         return (res);
2611 }
2612
2613 static struct nchashhead *
2614 nchinittbl(u_long elements, u_long *hashmask)
2615 {
2616         struct nchashhead *hashtbl;
2617         u_long hashsize, i;
2618
2619         hashsize = cache_roundup_2(elements) / 2;
2620
2621         hashtbl = malloc((u_long)hashsize * sizeof(*hashtbl), M_VFSCACHE, M_WAITOK);
2622         for (i = 0; i < hashsize; i++)
2623                 CK_SLIST_INIT(&hashtbl[i]);
2624         *hashmask = hashsize - 1;
2625         return (hashtbl);
2626 }
2627
2628 static void
2629 ncfreetbl(struct nchashhead *hashtbl)
2630 {
2631
2632         free(hashtbl, M_VFSCACHE);
2633 }
2634
2635 /*
2636  * Name cache initialization, from vfs_init() when we are booting
2637  */
2638 static void
2639 nchinit(void *dummy __unused)
2640 {
2641         u_int i;
2642
2643         cache_zone_small = uma_zcreate("S VFS Cache", CACHE_ZONE_SMALL_SIZE,
2644             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2645         cache_zone_small_ts = uma_zcreate("STS VFS Cache", CACHE_ZONE_SMALL_TS_SIZE,
2646             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2647         cache_zone_large = uma_zcreate("L VFS Cache", CACHE_ZONE_LARGE_SIZE,
2648             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2649         cache_zone_large_ts = uma_zcreate("LTS VFS Cache", CACHE_ZONE_LARGE_TS_SIZE,
2650             NULL, NULL, NULL, NULL, CACHE_ZONE_ALIGNMENT, UMA_ZONE_ZINIT);
2651
2652         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_small);
2653         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_small_ts);
2654         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_large);
2655         VFS_SMR_ZONE_SET(cache_zone_large_ts);
2656
2657         ncsize = desiredvnodes * ncsizefactor;
2658         cache_recalc_neg_min(ncnegminpct);
2659         nchashtbl = nchinittbl(desiredvnodes * 2, &nchash);
2660         ncbuckethash = cache_roundup_2(mp_ncpus * mp_ncpus) - 1;
2661         if (ncbuckethash < 7) /* arbitrarily chosen to avoid having one lock */
2662                 ncbuckethash = 7;
2663         if (ncbuckethash > nchash)
2664                 ncbuckethash = nchash;
2665         bucketlocks = malloc(sizeof(*bucketlocks) * numbucketlocks, M_VFSCACHE,
2666             M_WAITOK | M_ZERO);
2667         for (i = 0; i < numbucketlocks; i++)
2668                 mtx_init(&bucketlocks[i], "ncbuc", NULL, MTX_DUPOK | MTX_RECURSE);
2669         ncvnodehash = ncbuckethash;
2670         vnodelocks = malloc(sizeof(*vnodelocks) * numvnodelocks, M_VFSCACHE,
2671             M_WAITOK | M_ZERO);
2672         for (i = 0; i < numvnodelocks; i++)
2673                 mtx_init(&vnodelocks[i], "ncvn", NULL, MTX_DUPOK | MTX_RECURSE);
2674
2675         for (i = 0; i < numneglists; i++) {
2676                 mtx_init(&neglists[i].nl_evict_lock, "ncnege", NULL, MTX_DEF);
2677                 mtx_init(&neglists[i].nl_lock, "ncnegl", NULL, MTX_DEF);
2678                 TAILQ_INIT(&neglists[i].nl_list);
2679                 TAILQ_INIT(&neglists[i].nl_hotlist);
2680         }
2681 }
2682 SYSINIT(vfs, SI_SUB_VFS, SI_ORDER_SECOND, nchinit, NULL);
2683
2684 void
2685 cache_vnode_init(struct vnode *vp)
2686 {
2687
2688         LIST_INIT(&vp->v_cache_src);
2689         TAILQ_INIT(&vp->v_cache_dst);
2690         vp->v_cache_dd = NULL;
2691         cache_prehash(vp);
2692 }
2693
2694 /*
2695  * Induce transient cache misses for lockless operation in cache_lookup() by
2696  * using a temporary hash table.
2697  *
2698  * This will force a fs lookup.
2699  *
2700  * Synchronisation is done in 2 steps, calling vfs_smr_synchronize each time
2701  * to observe all CPUs not performing the lookup.
2702  */
2703 static void
2704 cache_changesize_set_temp(struct nchashhead *temptbl, u_long temphash)
2705 {
2706
2707         MPASS(temphash < nchash);
2708         /*
2709          * Change the size. The new size is smaller and can safely be used
2710          * against the existing table. All lookups which now hash wrong will
2711          * result in a cache miss, which all callers are supposed to know how
2712          * to handle.
2713          */
2714         atomic_store_long(&nchash, temphash);
2715         atomic_thread_fence_rel();
2716         vfs_smr_synchronize();
2717         /*
2718          * At this point everyone sees the updated hash value, but they still
2719          * see the old table.
2720          */
2721         atomic_store_ptr(&nchashtbl, temptbl);
2722         atomic_thread_fence_rel();
2723         vfs_smr_synchronize();
2724         /*
2725          * At this point everyone sees the updated table pointer and size pair.
2726          */
2727 }
2728
2729 /*
2730  * Set the new hash table.
2731  *
2732  * Similarly to cache_changesize_set_temp(), this has to synchronize against
2733  * lockless operation in cache_lookup().
2734  */
2735 static void
2736 cache_changesize_set_new(struct nchashhead *new_tbl, u_long new_hash)
2737 {
2738
2739         MPASS(nchash < new_hash);
2740         /*
2741          * Change the pointer first. This wont result in out of bounds access
2742          * since the temporary table is guaranteed to be smaller.
2743          */
2744         atomic_store_ptr(&nchashtbl, new_tbl);
2745         atomic_thread_fence_rel();
2746         vfs_smr_synchronize();
2747         /*
2748          * At this point everyone sees the updated pointer value, but they
2749          * still see the old size.
2750          */
2751         atomic_store_long(&nchash, new_hash);
2752         atomic_thread_fence_rel();
2753         vfs_smr_synchronize();
2754         /*
2755          * At this point everyone sees the updated table pointer and size pair.
2756          */
2757 }
2758
2759 void
2760 cache_changesize(u_long newmaxvnodes)
2761 {
2762         struct nchashhead *new_nchashtbl, *old_nchashtbl, *temptbl;
2763         u_long new_nchash, old_nchash, temphash;
2764         struct namecache *ncp;
2765         uint32_t hash;
2766         u_long newncsize;
2767         int i;
2768
2769         newncsize = newmaxvnodes * ncsizefactor;
2770         newmaxvnodes = cache_roundup_2(newmaxvnodes * 2);
2771         if (newmaxvnodes < numbucketlocks)
2772                 newmaxvnodes = numbucketlocks;
2773
2774         new_nchashtbl = nchinittbl(newmaxvnodes, &new_nchash);
2775         /* If same hash table size, nothing to do */
2776         if (nchash == new_nchash) {
2777                 ncfreetbl(new_nchashtbl);
2778                 return;
2779         }
2780
2781         temptbl = nchinittbl(1, &temphash);
2782
2783         /*
2784          * Move everything from the old hash table to the new table.
2785          * None of the namecache entries in the table can be removed
2786          * because to do so, they have to be removed from the hash table.
2787          */
2788         cache_lock_all_vnodes();
2789         cache_lock_all_buckets();
2790         old_nchashtbl = nchashtbl;
2791         old_nchash = nchash;
2792         cache_changesize_set_temp(temptbl, temphash);
2793         for (i = 0; i <= old_nchash; i++) {
2794                 while ((ncp = CK_SLIST_FIRST(&old_nchashtbl[i])) != NULL) {
2795                         hash = cache_get_hash(ncp->nc_name, ncp->nc_nlen,
2796                             ncp->nc_dvp);
2797                         CK_SLIST_REMOVE(&old_nchashtbl[i], ncp, namecache, nc_hash);
2798                         CK_SLIST_INSERT_HEAD(&new_nchashtbl[hash & new_nchash], ncp, nc_hash);
2799                 }
2800         }
2801         ncsize = newncsize;
2802         cache_recalc_neg_min(ncnegminpct);
2803         cache_changesize_set_new(new_nchashtbl, new_nchash);
2804         cache_unlock_all_buckets();
2805         cache_unlock_all_vnodes();
2806         ncfreetbl(old_nchashtbl);
2807         ncfreetbl(temptbl);
2808 }
2809
2810 /*
2811  * Remove all entries from and to a particular vnode.
2812  */
2813 static void
2814 cache_purge_impl(struct vnode *vp)
2815 {
2816         struct cache_freebatch batch;
2817         struct namecache *ncp;
2818         struct mtx *vlp, *vlp2;
2819
2820         TAILQ_INIT(&batch);
2821         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2822         vlp2 = NULL;
2823         mtx_lock(vlp);
2824 retry:
2825         while (!LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src)) {
2826                 ncp = LIST_FIRST(&vp->v_cache_src);
2827                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2828                         goto retry;
2829                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2830         }
2831         while (!TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst)) {
2832                 ncp = TAILQ_FIRST(&vp->v_cache_dst);
2833                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2834                         goto retry;
2835                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2836         }
2837         ncp = vp->v_cache_dd;
2838         if (ncp != NULL) {
2839                 KASSERT(ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT,
2840                    ("lost dotdot link"));
2841                 if (!cache_zap_locked_vnode_kl2(ncp, vp, &vlp2))
2842                         goto retry;
2843                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2844         }
2845         KASSERT(vp->v_cache_dd == NULL, ("incomplete purge"));
2846         mtx_unlock(vlp);
2847         if (vlp2 != NULL)
2848                 mtx_unlock(vlp2);
2849         cache_free_batch(&batch);
2850 }
2851
2852 /*
2853  * Opportunistic check to see if there is anything to do.
2854  */
2855 static bool
2856 cache_has_entries(struct vnode *vp)
2857 {
2858
2859         if (LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src) && TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst) &&
2860             atomic_load_ptr(&vp->v_cache_dd) == NULL)
2861                 return (false);
2862         return (true);
2863 }
2864
2865 void
2866 cache_purge(struct vnode *vp)
2867 {
2868
2869         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge, done, vp);
2870         if (!cache_has_entries(vp))
2871                 return;
2872         cache_purge_impl(vp);
2873 }
2874
2875 /*
2876  * Only to be used by vgone.
2877  */
2878 void
2879 cache_purge_vgone(struct vnode *vp)
2880 {
2881         struct mtx *vlp;
2882
2883         VNPASS(VN_IS_DOOMED(vp), vp);
2884         if (cache_has_entries(vp)) {
2885                 cache_purge_impl(vp);
2886                 return;
2887         }
2888
2889         /*
2890          * Serialize against a potential thread doing cache_purge.
2891          */
2892         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2893         mtx_wait_unlocked(vlp);
2894         if (cache_has_entries(vp)) {
2895                 cache_purge_impl(vp);
2896                 return;
2897         }
2898         return;
2899 }
2900
2901 /*
2902  * Remove all negative entries for a particular directory vnode.
2903  */
2904 void
2905 cache_purge_negative(struct vnode *vp)
2906 {
2907         struct cache_freebatch batch;
2908         struct namecache *ncp, *nnp;
2909         struct mtx *vlp;
2910
2911         SDT_PROBE1(vfs, namecache, purge_negative, done, vp);
2912         if (LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src))
2913                 return;
2914         TAILQ_INIT(&batch);
2915         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
2916         mtx_lock(vlp);
2917         LIST_FOREACH_SAFE(ncp, &vp->v_cache_src, nc_src, nnp) {
2918                 if (!(ncp->nc_flag & NCF_NEGATIVE))
2919                         continue;
2920                 cache_zap_negative_locked_vnode_kl(ncp, vp);
2921                 TAILQ_INSERT_TAIL(&batch, ncp, nc_dst);
2922         }
2923         mtx_unlock(vlp);
2924         cache_free_batch(&batch);
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Entry points for modifying VOP operations.
2929  */
2930 void
2931 cache_vop_rename(struct vnode *fdvp, struct vnode *fvp, struct vnode *tdvp,
2932     struct vnode *tvp, struct componentname *fcnp, struct componentname *tcnp)
2933 {
2934
2935         ASSERT_VOP_IN_SEQC(fdvp);
2936         ASSERT_VOP_IN_SEQC(fvp);
2937         ASSERT_VOP_IN_SEQC(tdvp);
2938         if (tvp != NULL)
2939                 ASSERT_VOP_IN_SEQC(tvp);
2940
2941         cache_purge(fvp);
2942         if (tvp != NULL) {
2943                 cache_purge(tvp);
2944                 KASSERT(!cache_remove_cnp(tdvp, tcnp),
2945                     ("%s: lingering negative entry", __func__));
2946         } else {
2947                 cache_remove_cnp(tdvp, tcnp);
2948         }
2949
2950         /*
2951          * TODO
2952          *
2953          * Historically renaming was always purging all revelang entries,
2954          * but that's quite wasteful. In particular turns out that in many cases
2955          * the target file is immediately accessed after rename, inducing a cache
2956          * miss.
2957          *
2958          * Recode this to reduce relocking and reuse the existing entry (if any)
2959          * instead of just removing it above and allocating a new one here.
2960          */
2961         cache_enter(tdvp, fvp, tcnp);
2962 }
2963
2964 void
2965 cache_vop_rmdir(struct vnode *dvp, struct vnode *vp)
2966 {
2967
2968         ASSERT_VOP_IN_SEQC(dvp);
2969         ASSERT_VOP_IN_SEQC(vp);
2970         cache_purge(vp);
2971 }
2972
2973 #ifdef INVARIANTS
2974 /*
2975  * Validate that if an entry exists it matches.
2976  */
2977 void
2978 cache_validate(struct vnode *dvp, struct vnode *vp, struct componentname *cnp)
2979 {
2980         struct namecache *ncp;
2981         struct mtx *blp;
2982         uint32_t hash;
2983
2984         hash = cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp);
2985         if (CK_SLIST_EMPTY(NCHHASH(hash)))
2986                 return;
2987         blp = HASH2BUCKETLOCK(hash);
2988         mtx_lock(blp);
2989         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
2990                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
2991                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen)) {
2992                         if (ncp->nc_vp != vp)
2993                                 panic("%s: mismatch (%p != %p); ncp %p [%s] dvp %p\n",
2994                                     __func__, vp, ncp->nc_vp, ncp, ncp->nc_name, ncp->nc_dvp);
2995                 }
2996         }
2997         mtx_unlock(blp);
2998 }
2999
3000 void
3001 cache_assert_no_entries(struct vnode *vp)
3002 {
3003
3004         VNPASS(TAILQ_EMPTY(&vp->v_cache_dst), vp);
3005         VNPASS(LIST_EMPTY(&vp->v_cache_src), vp);
3006         VNPASS(vp->v_cache_dd == NULL, vp);
3007 }
3008 #endif
3009
3010 /*
3011  * Flush all entries referencing a particular filesystem.
3012  */
3013 void
3014 cache_purgevfs(struct mount *mp)
3015 {
3016         struct vnode *vp, *mvp;
3017         size_t visited __sdt_used, purged __sdt_used;
3018
3019         visited = purged = 0;
3020         /*
3021          * Somewhat wasteful iteration over all vnodes. Would be better to
3022          * support filtering and avoid the interlock to begin with.
3023          */
3024         MNT_VNODE_FOREACH_ALL(vp, mp, mvp) {
3025                 visited++;
3026                 if (!cache_has_entries(vp)) {
3027                         VI_UNLOCK(vp);
3028                         continue;
3029                 }
3030                 vholdl(vp);
3031                 VI_UNLOCK(vp);
3032                 cache_purge(vp);
3033                 purged++;
3034                 vdrop(vp);
3035         }
3036
3037         SDT_PROBE3(vfs, namecache, purgevfs, done, mp, visited, purged);
3038 }
3039
3040 /*
3041  * Perform canonical checks and cache lookup and pass on to filesystem
3042  * through the vop_cachedlookup only if needed.
3043  */
3044
3045 int
3046 vfs_cache_lookup(struct vop_lookup_args *ap)
3047 {
3048         struct vnode *dvp;
3049         int error;
3050         struct vnode **vpp = ap->a_vpp;
3051         struct componentname *cnp = ap->a_cnp;
3052         int flags = cnp->cn_flags;
3053
3054         *vpp = NULL;
3055         dvp = ap->a_dvp;
3056
3057         if (dvp->v_type != VDIR)
3058                 return (ENOTDIR);
3059
3060         if ((flags & ISLASTCN) && (dvp->v_mount->mnt_flag & MNT_RDONLY) &&
3061             (cnp->cn_nameiop == DELETE || cnp->cn_nameiop == RENAME))
3062                 return (EROFS);
3063
3064         error = vn_dir_check_exec(dvp, cnp);
3065         if (error != 0)
3066                 return (error);
3067
3068         error = cache_lookup(dvp, vpp, cnp, NULL, NULL);
3069         if (error == 0)
3070                 return (VOP_CACHEDLOOKUP(dvp, vpp, cnp));
3071         if (error == -1)
3072                 return (0);
3073         return (error);
3074 }
3075
3076 /* Implementation of the getcwd syscall. */
3077 int
3078 sys___getcwd(struct thread *td, struct __getcwd_args *uap)
3079 {
3080         char *buf, *retbuf;
3081         size_t buflen;
3082         int error;
3083
3084         buflen = uap->buflen;
3085         if (__predict_false(buflen < 2))
3086                 return (EINVAL);
3087         if (buflen > MAXPATHLEN)
3088                 buflen = MAXPATHLEN;
3089
3090         buf = uma_zalloc(namei_zone, M_WAITOK);
3091         error = vn_getcwd(buf, &retbuf, &buflen);
3092         if (error == 0)
3093                 error = copyout(retbuf, uap->buf, buflen);
3094         uma_zfree(namei_zone, buf);
3095         return (error);
3096 }
3097
3098 int
3099 vn_getcwd(char *buf, char **retbuf, size_t *buflen)
3100 {
3101         struct pwd *pwd;
3102         int error;
3103
3104         vfs_smr_enter();
3105         pwd = pwd_get_smr();
3106         error = vn_fullpath_any_smr(pwd->pwd_cdir, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf,
3107             buflen, 0);
3108         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3109         if (error < 0) {
3110                 pwd = pwd_hold(curthread);
3111                 error = vn_fullpath_any(pwd->pwd_cdir, pwd->pwd_rdir, buf,
3112                     retbuf, buflen);
3113                 pwd_drop(pwd);
3114         }
3115
3116 #ifdef KTRACE
3117         if (KTRPOINT(curthread, KTR_NAMEI) && error == 0)
3118                 ktrnamei(*retbuf);
3119 #endif
3120         return (error);
3121 }
3122
3123 /*
3124  * Canonicalize a path by walking it forward and back.
3125  *
3126  * BUGS:
3127  * - Nothing guarantees the integrity of the entire chain. Consider the case
3128  *   where the path "foo/bar/baz/qux" is passed, but "bar" is moved out of
3129  *   "foo" into "quux" during the backwards walk. The result will be
3130  *   "quux/bar/baz/qux", which could not have been obtained by an incremental
3131  *   walk in userspace. Moreover, the path we return is inaccessible if the
3132  *   calling thread lacks permission to traverse "quux".
3133  */
3134 static int
3135 kern___realpathat(struct thread *td, int fd, const char *path, char *buf,
3136     size_t size, int flags, enum uio_seg pathseg)
3137 {
3138         struct nameidata nd;
3139         char *retbuf, *freebuf;
3140         int error;
3141
3142         if (flags != 0)
3143                 return (EINVAL);
3144         NDINIT_ATRIGHTS(&nd, LOOKUP, FOLLOW | WANTPARENT | AUDITVNODE1,
3145             pathseg, path, fd, &cap_fstat_rights);
3146         if ((error = namei(&nd)) != 0)
3147                 return (error);
3148
3149         if (nd.ni_vp->v_type == VREG && nd.ni_dvp->v_type != VDIR &&
3150             (nd.ni_vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3151                 /*
3152                  * This happens if vp is a file mount. The call to
3153                  * vn_fullpath_hardlink can panic if path resolution can't be
3154                  * handled without the directory.
3155                  *
3156                  * To resolve this, we find the vnode which was mounted on -
3157                  * this should have a unique global path since we disallow
3158                  * mounting on linked files.
3159                  */
3160                 struct vnode *covered_vp;
3161                 error = vn_lock(nd.ni_vp, LK_SHARED);
3162                 if (error != 0)
3163                         goto out;
3164                 covered_vp = nd.ni_vp->v_mount->mnt_vnodecovered;
3165                 vref(covered_vp);
3166                 VOP_UNLOCK(nd.ni_vp);
3167                 error = vn_fullpath(covered_vp, &retbuf, &freebuf);
3168                 vrele(covered_vp);
3169         } else {
3170                 error = vn_fullpath_hardlink(nd.ni_vp, nd.ni_dvp, nd.ni_cnd.cn_nameptr,
3171                     nd.ni_cnd.cn_namelen, &retbuf, &freebuf, &size);
3172         }
3173         if (error == 0) {
3174                 error = copyout(retbuf, buf, size);
3175                 free(freebuf, M_TEMP);
3176         }
3177 out:
3178         vrele(nd.ni_vp);
3179         vrele(nd.ni_dvp);
3180         NDFREE_PNBUF(&nd);
3181         return (error);
3182 }
3183
3184 int
3185 sys___realpathat(struct thread *td, struct __realpathat_args *uap)
3186 {
3187
3188         return (kern___realpathat(td, uap->fd, uap->path, uap->buf, uap->size,
3189             uap->flags, UIO_USERSPACE));
3190 }
3191
3192 /*
3193  * Retrieve the full filesystem path that correspond to a vnode from the name
3194  * cache (if available)
3195  */
3196 int
3197 vn_fullpath(struct vnode *vp, char **retbuf, char **freebuf)
3198 {
3199         struct pwd *pwd;
3200         char *buf;
3201         size_t buflen;
3202         int error;
3203
3204         if (__predict_false(vp == NULL))
3205                 return (EINVAL);
3206
3207         buflen = MAXPATHLEN;
3208         buf = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3209         vfs_smr_enter();
3210         pwd = pwd_get_smr();
3211         error = vn_fullpath_any_smr(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, &buflen, 0);
3212         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3213         if (error < 0) {
3214                 pwd = pwd_hold(curthread);
3215                 error = vn_fullpath_any(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, &buflen);
3216                 pwd_drop(pwd);
3217         }
3218         if (error == 0)
3219                 *freebuf = buf;
3220         else
3221                 free(buf, M_TEMP);
3222         return (error);
3223 }
3224
3225 /*
3226  * This function is similar to vn_fullpath, but it attempts to lookup the
3227  * pathname relative to the global root mount point.  This is required for the
3228  * auditing sub-system, as audited pathnames must be absolute, relative to the
3229  * global root mount point.
3230  */
3231 int
3232 vn_fullpath_global(struct vnode *vp, char **retbuf, char **freebuf)
3233 {
3234         char *buf;
3235         size_t buflen;
3236         int error;
3237
3238         if (__predict_false(vp == NULL))
3239                 return (EINVAL);
3240         buflen = MAXPATHLEN;
3241         buf = malloc(buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3242         vfs_smr_enter();
3243         error = vn_fullpath_any_smr(vp, rootvnode, buf, retbuf, &buflen, 0);
3244         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3245         if (error < 0) {
3246                 error = vn_fullpath_any(vp, rootvnode, buf, retbuf, &buflen);
3247         }
3248         if (error == 0)
3249                 *freebuf = buf;
3250         else
3251                 free(buf, M_TEMP);
3252         return (error);
3253 }
3254
3255 static struct namecache *
3256 vn_dd_from_dst(struct vnode *vp)
3257 {
3258         struct namecache *ncp;
3259
3260         cache_assert_vnode_locked(vp);
3261         TAILQ_FOREACH(ncp, &vp->v_cache_dst, nc_dst) {
3262                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
3263                         return (ncp);
3264         }
3265         return (NULL);
3266 }
3267
3268 int
3269 vn_vptocnp(struct vnode **vp, char *buf, size_t *buflen)
3270 {
3271         struct vnode *dvp;
3272         struct namecache *ncp;
3273         struct mtx *vlp;
3274         int error;
3275
3276         vlp = VP2VNODELOCK(*vp);
3277         mtx_lock(vlp);
3278         ncp = (*vp)->v_cache_dd;
3279         if (ncp != NULL && (ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0) {
3280                 KASSERT(ncp == vn_dd_from_dst(*vp),
3281                     ("%s: mismatch for dd entry (%p != %p)", __func__,
3282                     ncp, vn_dd_from_dst(*vp)));
3283         } else {
3284                 ncp = vn_dd_from_dst(*vp);
3285         }
3286         if (ncp != NULL) {
3287                 if (*buflen < ncp->nc_nlen) {
3288                         mtx_unlock(vlp);
3289                         vrele(*vp);
3290                         counter_u64_add(numfullpathfail4, 1);
3291                         error = ENOMEM;
3292                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error,
3293                             vp, NULL);
3294                         return (error);
3295                 }
3296                 *buflen -= ncp->nc_nlen;
3297                 memcpy(buf + *buflen, ncp->nc_name, ncp->nc_nlen);
3298                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, hit, ncp->nc_dvp,
3299                     ncp->nc_name, vp);
3300                 dvp = *vp;
3301                 *vp = ncp->nc_dvp;
3302                 vref(*vp);
3303                 mtx_unlock(vlp);
3304                 vrele(dvp);
3305                 return (0);
3306         }
3307         SDT_PROBE1(vfs, namecache, fullpath, miss, vp);
3308
3309         mtx_unlock(vlp);
3310         vn_lock(*vp, LK_SHARED | LK_RETRY);
3311         error = VOP_VPTOCNP(*vp, &dvp, buf, buflen);
3312         vput(*vp);
3313         if (error) {
3314                 counter_u64_add(numfullpathfail2, 1);
3315                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,  error, vp, NULL);
3316                 return (error);
3317         }
3318
3319         *vp = dvp;
3320         if (VN_IS_DOOMED(dvp)) {
3321                 /* forced unmount */
3322                 vrele(dvp);
3323                 error = ENOENT;
3324                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error, vp, NULL);
3325                 return (error);
3326         }
3327         /*
3328          * *vp has its use count incremented still.
3329          */
3330
3331         return (0);
3332 }
3333
3334 /*
3335  * Resolve a directory to a pathname.
3336  *
3337  * The name of the directory can always be found in the namecache or fetched
3338  * from the filesystem. There is also guaranteed to be only one parent, meaning
3339  * we can just follow vnodes up until we find the root.
3340  *
3341  * The vnode must be referenced.
3342  */
3343 static int
3344 vn_fullpath_dir(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf, char **retbuf,
3345     size_t *len, size_t addend)
3346 {
3347 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3348         struct vnode *startvp = vp;
3349 #endif
3350         struct vnode *vp1;
3351         size_t buflen;
3352         int error;
3353         bool slash_prefixed;
3354
3355         VNPASS(vp->v_type == VDIR || VN_IS_DOOMED(vp), vp);
3356         VNPASS(vp->v_usecount > 0, vp);
3357
3358         buflen = *len;
3359
3360         slash_prefixed = true;
3361         if (addend == 0) {
3362                 MPASS(*len >= 2);
3363                 buflen--;
3364                 buf[buflen] = '\0';
3365                 slash_prefixed = false;
3366         }
3367
3368         error = 0;
3369
3370         SDT_PROBE1(vfs, namecache, fullpath, entry, vp);
3371         counter_u64_add(numfullpathcalls, 1);
3372         while (vp != rdir && vp != rootvnode) {
3373                 /*
3374                  * The vp vnode must be already fully constructed,
3375                  * since it is either found in namecache or obtained
3376                  * from VOP_VPTOCNP().  We may test for VV_ROOT safely
3377                  * without obtaining the vnode lock.
3378                  */
3379                 if ((vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3380                         vn_lock(vp, LK_RETRY | LK_SHARED);
3381
3382                         /*
3383                          * With the vnode locked, check for races with
3384                          * unmount, forced or not.  Note that we
3385                          * already verified that vp is not equal to
3386                          * the root vnode, which means that
3387                          * mnt_vnodecovered can be NULL only for the
3388                          * case of unmount.
3389                          */
3390                         if (VN_IS_DOOMED(vp) ||
3391                             (vp1 = vp->v_mount->mnt_vnodecovered) == NULL ||
3392                             vp1->v_mountedhere != vp->v_mount) {
3393                                 vput(vp);
3394                                 error = ENOENT;
3395                                 SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,
3396                                     error, vp, NULL);
3397                                 break;
3398                         }
3399
3400                         vref(vp1);
3401                         vput(vp);
3402                         vp = vp1;
3403                         continue;
3404                 }
3405                 if (vp->v_type != VDIR) {
3406                         vrele(vp);
3407                         counter_u64_add(numfullpathfail1, 1);
3408                         error = ENOTDIR;
3409                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return,
3410                             error, vp, NULL);
3411                         break;
3412                 }
3413                 error = vn_vptocnp(&vp, buf, &buflen);
3414                 if (error)
3415                         break;
3416                 if (buflen == 0) {
3417                         vrele(vp);
3418                         error = ENOMEM;
3419                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, error,
3420                             startvp, NULL);
3421                         break;
3422                 }
3423                 buf[--buflen] = '/';
3424                 slash_prefixed = true;
3425         }
3426         if (error)
3427                 return (error);
3428         if (!slash_prefixed) {
3429                 if (buflen == 0) {
3430                         vrele(vp);
3431                         counter_u64_add(numfullpathfail4, 1);
3432                         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, ENOMEM,
3433                             startvp, NULL);
3434                         return (ENOMEM);
3435                 }
3436                 buf[--buflen] = '/';
3437         }
3438         counter_u64_add(numfullpathfound, 1);
3439         vrele(vp);
3440
3441         *retbuf = buf + buflen;
3442         SDT_PROBE3(vfs, namecache, fullpath, return, 0, startvp, *retbuf);
3443         *len -= buflen;
3444         *len += addend;
3445         return (0);
3446 }
3447
3448 /*
3449  * Resolve an arbitrary vnode to a pathname.
3450  *
3451  * Note 2 caveats:
3452  * - hardlinks are not tracked, thus if the vnode is not a directory this can
3453  *   resolve to a different path than the one used to find it
3454  * - namecache is not mandatory, meaning names are not guaranteed to be added
3455  *   (in which case resolving fails)
3456  */
3457 static void __inline
3458 cache_rev_failed_impl(int *reason, int line)
3459 {
3460
3461         *reason = line;
3462 }
3463 #define cache_rev_failed(var)   cache_rev_failed_impl((var), __LINE__)
3464
3465 static int
3466 vn_fullpath_any_smr(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf,
3467     char **retbuf, size_t *buflen, size_t addend)
3468 {
3469 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3470         struct vnode *startvp = vp;
3471 #endif
3472         struct vnode *tvp;
3473         struct mount *mp;
3474         struct namecache *ncp;
3475         size_t orig_buflen;
3476         int reason;
3477         int error;
3478 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3479         int i;
3480 #endif
3481         seqc_t vp_seqc, tvp_seqc;
3482         u_char nc_flag;
3483
3484         VFS_SMR_ASSERT_ENTERED();
3485
3486         if (!atomic_load_char(&cache_fast_lookup_enabled)) {
3487                 vfs_smr_exit();
3488                 return (-1);
3489         }
3490
3491         orig_buflen = *buflen;
3492
3493         if (addend == 0) {
3494                 MPASS(*buflen >= 2);
3495                 *buflen -= 1;
3496                 buf[*buflen] = '\0';
3497         }
3498
3499         if (vp == rdir || vp == rootvnode) {
3500                 if (addend == 0) {
3501                         *buflen -= 1;
3502                         buf[*buflen] = '/';
3503                 }
3504                 goto out_ok;
3505         }
3506
3507 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3508         i = 0;
3509 #endif
3510         error = -1;
3511         ncp = NULL; /* for sdt probe down below */
3512         vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
3513         if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
3514                 cache_rev_failed(&reason);
3515                 goto out_abort;
3516         }
3517
3518         for (;;) {
3519 #ifdef KDTRACE_HOOKS
3520                 i++;
3521 #endif
3522                 if ((vp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
3523                         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mount);
3524                         if (mp == NULL) {
3525                                 cache_rev_failed(&reason);
3526                                 goto out_abort;
3527                         }
3528                         tvp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_vnodecovered);
3529                         tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
3530                         if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) {
3531                                 cache_rev_failed(&reason);
3532                                 goto out_abort;
3533                         }
3534                         if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
3535                                 cache_rev_failed(&reason);
3536                                 goto out_abort;
3537                         }
3538                         vp = tvp;
3539                         vp_seqc = tvp_seqc;
3540                         continue;
3541                 }
3542                 ncp = atomic_load_consume_ptr(&vp->v_cache_dd);
3543                 if (ncp == NULL) {
3544                         cache_rev_failed(&reason);
3545                         goto out_abort;
3546                 }
3547                 nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
3548                 if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
3549                         cache_rev_failed(&reason);
3550                         goto out_abort;
3551                 }
3552                 if (ncp->nc_nlen >= *buflen) {
3553                         cache_rev_failed(&reason);
3554                         error = ENOMEM;
3555                         goto out_abort;
3556                 }
3557                 *buflen -= ncp->nc_nlen;
3558                 memcpy(buf + *buflen, ncp->nc_name, ncp->nc_nlen);
3559                 *buflen -= 1;
3560                 buf[*buflen] = '/';
3561                 tvp = ncp->nc_dvp;
3562                 tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
3563                 if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) {
3564                         cache_rev_failed(&reason);
3565                         goto out_abort;
3566                 }
3567                 if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
3568                         cache_rev_failed(&reason);
3569                         goto out_abort;
3570                 }
3571                 /*
3572                  * Acquire fence provided by vn_seqc_read_any above.
3573                  */
3574                 if (__predict_false(atomic_load_ptr(&vp->v_cache_dd) != ncp)) {
3575                         cache_rev_failed(&reason);
3576                         goto out_abort;
3577                 }
3578                 if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
3579                         cache_rev_failed(&reason);
3580                         goto out_abort;
3581                 }
3582                 vp = tvp;
3583                 vp_seqc = tvp_seqc;
3584                 if (vp == rdir || vp == rootvnode)
3585                         break;
3586         }
3587 out_ok:
3588         vfs_smr_exit();
3589         *retbuf = buf + *buflen;
3590         *buflen = orig_buflen - *buflen + addend;
3591         SDT_PROBE2(vfs, namecache, fullpath_smr, hit, startvp, *retbuf);
3592         return (0);
3593
3594 out_abort:
3595         *buflen = orig_buflen;
3596         SDT_PROBE4(vfs, namecache, fullpath_smr, miss, startvp, ncp, reason, i);
3597         vfs_smr_exit();
3598         return (error);
3599 }
3600
3601 static int
3602 vn_fullpath_any(struct vnode *vp, struct vnode *rdir, char *buf, char **retbuf,
3603     size_t *buflen)
3604 {
3605         size_t orig_buflen, addend;
3606         int error;
3607
3608         if (*buflen < 2)
3609                 return (EINVAL);
3610
3611         orig_buflen = *buflen;
3612
3613         vref(vp);
3614         addend = 0;
3615         if (vp->v_type != VDIR) {
3616                 *buflen -= 1;
3617                 buf[*buflen] = '\0';
3618                 error = vn_vptocnp(&vp, buf, buflen);
3619                 if (error)
3620                         return (error);
3621                 if (*buflen == 0) {
3622                         vrele(vp);
3623                         return (ENOMEM);
3624                 }
3625                 *buflen -= 1;
3626                 buf[*buflen] = '/';
3627                 addend = orig_buflen - *buflen;
3628         }
3629
3630         return (vn_fullpath_dir(vp, rdir, buf, retbuf, buflen, addend));
3631 }
3632
3633 /*
3634  * Resolve an arbitrary vnode to a pathname (taking care of hardlinks).
3635  *
3636  * Since the namecache does not track hardlinks, the caller is expected to
3637  * first look up the target vnode with WANTPARENT flag passed to namei to get
3638  * dvp and vp.
3639  *
3640  * Then we have 2 cases:
3641  * - if the found vnode is a directory, the path can be constructed just by
3642  *   following names up the chain
3643  * - otherwise we populate the buffer with the saved name and start resolving
3644  *   from the parent
3645  */
3646 int
3647 vn_fullpath_hardlink(struct vnode *vp, struct vnode *dvp,
3648     const char *hrdl_name, size_t hrdl_name_length,
3649     char **retbuf, char **freebuf, size_t *buflen)
3650 {
3651         char *buf, *tmpbuf;
3652         struct pwd *pwd;
3653         size_t addend;
3654         int error;
3655         __enum_uint8(vtype) type;
3656
3657         if (*buflen < 2)
3658                 return (EINVAL);
3659         if (*buflen > MAXPATHLEN)
3660                 *buflen = MAXPATHLEN;
3661
3662         buf = malloc(*buflen, M_TEMP, M_WAITOK);
3663
3664         addend = 0;
3665
3666         /*
3667          * Check for VBAD to work around the vp_crossmp bug in lookup().
3668          *
3669          * For example consider tmpfs on /tmp and realpath /tmp. ni_vp will be
3670          * set to mount point's root vnode while ni_dvp will be vp_crossmp.
3671          * If the type is VDIR (like in this very case) we can skip looking
3672          * at ni_dvp in the first place. However, since vnodes get passed here
3673          * unlocked the target may transition to doomed state (type == VBAD)
3674          * before we get to evaluate the condition. If this happens, we will
3675          * populate part of the buffer and descend to vn_fullpath_dir with
3676          * vp == vp_crossmp. Prevent the problem by checking for VBAD.
3677          */
3678         type = atomic_load_8(&vp->v_type);
3679         if (type == VBAD) {
3680                 error = ENOENT;
3681                 goto out_bad;
3682         }
3683         if (type != VDIR) {
3684                 addend = hrdl_name_length + 2;
3685                 if (*buflen < addend) {
3686                         error = ENOMEM;
3687                         goto out_bad;
3688                 }
3689                 *buflen -= addend;
3690                 tmpbuf = buf + *buflen;
3691                 tmpbuf[0] = '/';
3692                 memcpy(&tmpbuf[1], hrdl_name, hrdl_name_length);
3693                 tmpbuf[addend - 1] = '\0';
3694                 vp = dvp;
3695         }
3696
3697         vfs_smr_enter();
3698         pwd = pwd_get_smr();
3699         error = vn_fullpath_any_smr(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, buflen,
3700             addend);
3701         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();
3702         if (error < 0) {
3703                 pwd = pwd_hold(curthread);
3704                 vref(vp);
3705                 error = vn_fullpath_dir(vp, pwd->pwd_rdir, buf, retbuf, buflen,
3706                     addend);
3707                 pwd_drop(pwd);
3708         }
3709         if (error != 0)
3710                 goto out_bad;
3711
3712         *freebuf = buf;
3713
3714         return (0);
3715 out_bad:
3716         free(buf, M_TEMP);
3717         return (error);
3718 }
3719
3720 struct vnode *
3721 vn_dir_dd_ino(struct vnode *vp)
3722 {
3723         struct namecache *ncp;
3724         struct vnode *ddvp;
3725         struct mtx *vlp;
3726         enum vgetstate vs;
3727
3728         ASSERT_VOP_LOCKED(vp, "vn_dir_dd_ino");
3729         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3730         mtx_lock(vlp);
3731         TAILQ_FOREACH(ncp, &(vp->v_cache_dst), nc_dst) {
3732                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0)
3733                         continue;
3734                 ddvp = ncp->nc_dvp;
3735                 vs = vget_prep(ddvp);
3736                 mtx_unlock(vlp);
3737                 if (vget_finish(ddvp, LK_SHARED | LK_NOWAIT, vs))
3738                         return (NULL);
3739                 return (ddvp);
3740         }
3741         mtx_unlock(vlp);
3742         return (NULL);
3743 }
3744
3745 int
3746 vn_commname(struct vnode *vp, char *buf, u_int buflen)
3747 {
3748         struct namecache *ncp;
3749         struct mtx *vlp;
3750         int l;
3751
3752         vlp = VP2VNODELOCK(vp);
3753         mtx_lock(vlp);
3754         TAILQ_FOREACH(ncp, &vp->v_cache_dst, nc_dst)
3755                 if ((ncp->nc_flag & NCF_ISDOTDOT) == 0)
3756                         break;
3757         if (ncp == NULL) {
3758                 mtx_unlock(vlp);
3759                 return (ENOENT);
3760         }
3761         l = min(ncp->nc_nlen, buflen - 1);
3762         memcpy(buf, ncp->nc_name, l);
3763         mtx_unlock(vlp);
3764         buf[l] = '\0';
3765         return (0);
3766 }
3767
3768 /*
3769  * This function updates path string to vnode's full global path
3770  * and checks the size of the new path string against the pathlen argument.
3771  *
3772  * Requires a locked, referenced vnode.
3773  * Vnode is re-locked on success or ENODEV, otherwise unlocked.
3774  *
3775  * If vp is a directory, the call to vn_fullpath_global() always succeeds
3776  * because it falls back to the ".." lookup if the namecache lookup fails.
3777  */
3778 int
3779 vn_path_to_global_path(struct thread *td, struct vnode *vp, char *path,
3780     u_int pathlen)
3781 {
3782         struct nameidata nd;
3783         struct vnode *vp1;
3784         char *rpath, *fbuf;
3785         int error;
3786
3787         ASSERT_VOP_ELOCKED(vp, __func__);
3788
3789         /* Construct global filesystem path from vp. */
3790         VOP_UNLOCK(vp);
3791         error = vn_fullpath_global(vp, &rpath, &fbuf);
3792
3793         if (error != 0) {
3794                 vrele(vp);
3795                 return (error);
3796         }
3797
3798         if (strlen(rpath) >= pathlen) {
3799                 vrele(vp);
3800                 error = ENAMETOOLONG;
3801                 goto out;
3802         }
3803
3804         /*
3805          * Re-lookup the vnode by path to detect a possible rename.
3806          * As a side effect, the vnode is relocked.
3807          * If vnode was renamed, return ENOENT.
3808          */
3809         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW | LOCKLEAF | AUDITVNODE1, UIO_SYSSPACE, path);
3810         error = namei(&nd);
3811         if (error != 0) {
3812                 vrele(vp);
3813                 goto out;
3814         }
3815         NDFREE_PNBUF(&nd);
3816         vp1 = nd.ni_vp;
3817         vrele(vp);
3818         if (vp1 == vp)
3819                 strcpy(path, rpath);
3820         else {
3821                 vput(vp1);
3822                 error = ENOENT;
3823         }
3824
3825 out:
3826         free(fbuf, M_TEMP);
3827         return (error);
3828 }
3829
3830 /*
3831  * This is similar to vn_path_to_global_path but allows for regular
3832  * files which may not be present in the cache.
3833  *
3834  * Requires a locked, referenced vnode.
3835  * Vnode is re-locked on success or ENODEV, otherwise unlocked.
3836  */
3837 int
3838 vn_path_to_global_path_hardlink(struct thread *td, struct vnode *vp,
3839     struct vnode *dvp, char *path, u_int pathlen, const char *leaf_name,
3840     size_t leaf_length)
3841 {
3842         struct nameidata nd;
3843         struct vnode *vp1;
3844         char *rpath, *fbuf;
3845         size_t len;
3846         int error;
3847
3848         ASSERT_VOP_ELOCKED(vp, __func__);
3849
3850         /*
3851          * Construct global filesystem path from dvp, vp and leaf
3852          * name.
3853          */
3854         VOP_UNLOCK(vp);
3855         len = pathlen;
3856         error = vn_fullpath_hardlink(vp, dvp, leaf_name, leaf_length,
3857             &rpath, &fbuf, &len);
3858
3859         if (error != 0) {
3860                 vrele(vp);
3861                 return (error);
3862         }
3863
3864         if (strlen(rpath) >= pathlen) {
3865                 vrele(vp);
3866                 error = ENAMETOOLONG;
3867                 goto out;
3868         }
3869
3870         /*
3871          * Re-lookup the vnode by path to detect a possible rename.
3872          * As a side effect, the vnode is relocked.
3873          * If vnode was renamed, return ENOENT.
3874          */
3875         NDINIT(&nd, LOOKUP, FOLLOW | LOCKLEAF | AUDITVNODE1, UIO_SYSSPACE, path);
3876         error = namei(&nd);
3877         if (error != 0) {
3878                 vrele(vp);
3879                 goto out;
3880         }
3881         NDFREE_PNBUF(&nd);
3882         vp1 = nd.ni_vp;
3883         vrele(vp);
3884         if (vp1 == vp)
3885                 strcpy(path, rpath);
3886         else {
3887                 vput(vp1);
3888                 error = ENOENT;
3889         }
3890
3891 out:
3892         free(fbuf, M_TEMP);
3893         return (error);
3894 }
3895
3896 #ifdef DDB
3897 static void
3898 db_print_vpath(struct vnode *vp)
3899 {
3900
3901         while (vp != NULL) {
3902                 db_printf("%p: ", vp);
3903                 if (vp == rootvnode) {
3904                         db_printf("/");
3905                         vp = NULL;
3906                 } else {
3907                         if (vp->v_vflag & VV_ROOT) {
3908                                 db_printf("<mount point>");
3909                                 vp = vp->v_mount->mnt_vnodecovered;
3910                         } else {
3911                                 struct namecache *ncp;
3912                                 char *ncn;
3913                                 int i;
3914
3915                                 ncp = TAILQ_FIRST(&vp->v_cache_dst);
3916                                 if (ncp != NULL) {
3917                                         ncn = ncp->nc_name;
3918                                         for (i = 0; i < ncp->nc_nlen; i++)
3919                                                 db_printf("%c", *ncn++);
3920                                         vp = ncp->nc_dvp;
3921                                 } else {
3922                                         vp = NULL;
3923                                 }
3924                         }
3925                 }
3926                 db_printf("\n");
3927         }
3928
3929         return;
3930 }
3931
3932 DB_SHOW_COMMAND(vpath, db_show_vpath)
3933 {
3934         struct vnode *vp;
3935
3936         if (!have_addr) {
3937                 db_printf("usage: show vpath <struct vnode *>\n");
3938                 return;
3939         }
3940
3941         vp = (struct vnode *)addr;
3942         db_print_vpath(vp);
3943 }
3944
3945 #endif
3946
3947 static int cache_fast_lookup = 1;
3948
3949 #define CACHE_FPL_FAILED        -2020
3950
3951 static int
3952 cache_vop_bad_vexec(struct vop_fplookup_vexec_args *v)
3953 {
3954         vn_printf(v->a_vp, "no proper vop_fplookup_vexec\n");
3955         panic("no proper vop_fplookup_vexec");
3956 }
3957
3958 static int
3959 cache_vop_bad_symlink(struct vop_fplookup_symlink_args *v)
3960 {
3961         vn_printf(v->a_vp, "no proper vop_fplookup_symlink\n");
3962         panic("no proper vop_fplookup_symlink");
3963 }
3964
3965 void
3966 cache_vop_vector_register(struct vop_vector *v)
3967 {
3968         size_t ops;
3969
3970         ops = 0;
3971         if (v->vop_fplookup_vexec != NULL) {
3972                 ops++;
3973         }
3974         if (v->vop_fplookup_symlink != NULL) {
3975                 ops++;
3976         }
3977
3978         if (ops == 2) {
3979                 return;
3980         }
3981
3982         if (ops == 0) {
3983                 v->vop_fplookup_vexec = cache_vop_bad_vexec;
3984                 v->vop_fplookup_symlink = cache_vop_bad_symlink;
3985                 return;
3986         }
3987
3988         printf("%s: invalid vop vector %p -- either all or none fplookup vops "
3989             "need to be provided",  __func__, v);
3990         if (v->vop_fplookup_vexec == NULL) {
3991                 printf("%s: missing vop_fplookup_vexec\n", __func__);
3992         }
3993         if (v->vop_fplookup_symlink == NULL) {
3994                 printf("%s: missing vop_fplookup_symlink\n", __func__);
3995         }
3996         panic("bad vop vector %p", v);
3997 }
3998
3999 #ifdef INVARIANTS
4000 void
4001 cache_validate_vop_vector(struct mount *mp, struct vop_vector *vops)
4002 {
4003         if (mp == NULL)
4004                 return;
4005
4006         if ((mp->mnt_kern_flag & MNTK_FPLOOKUP) == 0)
4007                 return;
4008
4009         if (vops->vop_fplookup_vexec == NULL ||
4010             vops->vop_fplookup_vexec == cache_vop_bad_vexec)
4011                 panic("bad vop_fplookup_vexec on vector %p for filesystem %s",
4012                     vops, mp->mnt_vfc->vfc_name);
4013
4014         if (vops->vop_fplookup_symlink == NULL ||
4015             vops->vop_fplookup_symlink == cache_vop_bad_symlink)
4016                 panic("bad vop_fplookup_symlink on vector %p for filesystem %s",
4017                     vops, mp->mnt_vfc->vfc_name);
4018 }
4019 #endif
4020
4021 void
4022 cache_fast_lookup_enabled_recalc(void)
4023 {
4024         int lookup_flag;
4025         int mac_on;
4026
4027 #ifdef MAC
4028         mac_on = mac_vnode_check_lookup_enabled();
4029         mac_on |= mac_vnode_check_readlink_enabled();
4030 #else
4031         mac_on = 0;
4032 #endif
4033
4034         lookup_flag = atomic_load_int(&cache_fast_lookup);
4035         if (lookup_flag && !mac_on) {
4036                 atomic_store_char(&cache_fast_lookup_enabled, true);
4037         } else {
4038                 atomic_store_char(&cache_fast_lookup_enabled, false);
4039         }
4040 }
4041
4042 static int
4043 syscal_vfs_cache_fast_lookup(SYSCTL_HANDLER_ARGS)
4044 {
4045         int error, old;
4046
4047         old = atomic_load_int(&cache_fast_lookup);
4048         error = sysctl_handle_int(oidp, arg1, arg2, req);
4049         if (error == 0 && req->newptr && old != atomic_load_int(&cache_fast_lookup))
4050                 cache_fast_lookup_enabled_recalc();
4051         return (error);
4052 }
4053 SYSCTL_PROC(_vfs, OID_AUTO, cache_fast_lookup, CTLTYPE_INT|CTLFLAG_RW|CTLFLAG_MPSAFE,
4054     &cache_fast_lookup, 0, syscal_vfs_cache_fast_lookup, "IU", "");
4055
4056 /*
4057  * Components of nameidata (or objects it can point to) which may
4058  * need restoring in case fast path lookup fails.
4059  */
4060 struct nameidata_outer {
4061         size_t ni_pathlen;
4062         int cn_flags;
4063 };
4064
4065 struct nameidata_saved {
4066 #ifdef INVARIANTS
4067         char *cn_nameptr;
4068         size_t ni_pathlen;
4069 #endif
4070 };
4071
4072 #ifdef INVARIANTS
4073 struct cache_fpl_debug {
4074         size_t ni_pathlen;
4075 };
4076 #endif
4077
4078 struct cache_fpl {
4079         struct nameidata *ndp;
4080         struct componentname *cnp;
4081         char *nulchar;
4082         struct vnode *dvp;
4083         struct vnode *tvp;
4084         seqc_t dvp_seqc;
4085         seqc_t tvp_seqc;
4086         uint32_t hash;
4087         struct nameidata_saved snd;
4088         struct nameidata_outer snd_outer;
4089         int line;
4090         enum cache_fpl_status status:8;
4091         bool in_smr;
4092         bool fsearch;
4093         struct pwd **pwd;
4094 #ifdef INVARIANTS
4095         struct cache_fpl_debug debug;
4096 #endif
4097 };
4098
4099 static bool cache_fplookup_mp_supported(struct mount *mp);
4100 static bool cache_fplookup_is_mp(struct cache_fpl *fpl);
4101 static int cache_fplookup_cross_mount(struct cache_fpl *fpl);
4102 static int cache_fplookup_partial_setup(struct cache_fpl *fpl);
4103 static int cache_fplookup_skip_slashes(struct cache_fpl *fpl);
4104 static int cache_fplookup_trailingslash(struct cache_fpl *fpl);
4105 static void cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl);
4106 static void cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl);
4107 static void cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n);
4108 static void cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n);
4109
4110 static void
4111 cache_fpl_cleanup_cnp(struct componentname *cnp)
4112 {
4113
4114         uma_zfree(namei_zone, cnp->cn_pnbuf);
4115         cnp->cn_pnbuf = NULL;
4116         cnp->cn_nameptr = NULL;
4117 }
4118
4119 static struct vnode *
4120 cache_fpl_handle_root(struct cache_fpl *fpl)
4121 {
4122         struct nameidata *ndp;
4123         struct componentname *cnp;
4124
4125         ndp = fpl->ndp;
4126         cnp = fpl->cnp;
4127
4128         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4129         cnp->cn_nameptr++;
4130         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4131
4132         if (__predict_false(*(cnp->cn_nameptr) == '/')) {
4133                 do {
4134                         cnp->cn_nameptr++;
4135                         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4136                 } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4137         }
4138
4139         return (ndp->ni_rootdir);
4140 }
4141
4142 static void
4143 cache_fpl_checkpoint_outer(struct cache_fpl *fpl)
4144 {
4145
4146         fpl->snd_outer.ni_pathlen = fpl->ndp->ni_pathlen;
4147         fpl->snd_outer.cn_flags = fpl->ndp->ni_cnd.cn_flags;
4148 }
4149
4150 static void
4151 cache_fpl_checkpoint(struct cache_fpl *fpl)
4152 {
4153
4154 #ifdef INVARIANTS
4155         fpl->snd.cn_nameptr = fpl->ndp->ni_cnd.cn_nameptr;
4156         fpl->snd.ni_pathlen = fpl->debug.ni_pathlen;
4157 #endif
4158 }
4159
4160 static void
4161 cache_fpl_restore_partial(struct cache_fpl *fpl)
4162 {
4163
4164         fpl->ndp->ni_cnd.cn_flags = fpl->snd_outer.cn_flags;
4165 #ifdef INVARIANTS
4166         fpl->debug.ni_pathlen = fpl->snd.ni_pathlen;
4167 #endif
4168 }
4169
4170 static void
4171 cache_fpl_restore_abort(struct cache_fpl *fpl)
4172 {
4173
4174         cache_fpl_restore_partial(fpl);
4175         /*
4176          * It is 0 on entry by API contract.
4177          */
4178         fpl->ndp->ni_resflags = 0;
4179         fpl->ndp->ni_cnd.cn_nameptr = fpl->ndp->ni_cnd.cn_pnbuf;
4180         fpl->ndp->ni_pathlen = fpl->snd_outer.ni_pathlen;
4181 }
4182
4183 #ifdef INVARIANTS
4184 #define cache_fpl_smr_assert_entered(fpl) ({                    \
4185         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4186         MPASS(_fpl->in_smr == true);                            \
4187         VFS_SMR_ASSERT_ENTERED();                               \
4188 })
4189 #define cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl) ({                \
4190         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4191         MPASS(_fpl->in_smr == false);                           \
4192         VFS_SMR_ASSERT_NOT_ENTERED();                           \
4193 })
4194 static void
4195 cache_fpl_assert_status(struct cache_fpl *fpl)
4196 {
4197
4198         switch (fpl->status) {
4199         case CACHE_FPL_STATUS_UNSET:
4200                 __assert_unreachable();
4201                 break;
4202         case CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED:
4203         case CACHE_FPL_STATUS_ABORTED:
4204         case CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL:
4205         case CACHE_FPL_STATUS_HANDLED:
4206                 break;
4207         }
4208 }
4209 #else
4210 #define cache_fpl_smr_assert_entered(fpl) do { } while (0)
4211 #define cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl) do { } while (0)
4212 #define cache_fpl_assert_status(fpl) do { } while (0)
4213 #endif
4214
4215 #define cache_fpl_smr_enter_initial(fpl) ({                     \
4216         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4217         vfs_smr_enter();                                        \
4218         _fpl->in_smr = true;                                    \
4219 })
4220
4221 #define cache_fpl_smr_enter(fpl) ({                             \
4222         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4223         MPASS(_fpl->in_smr == false);                           \
4224         vfs_smr_enter();                                        \
4225         _fpl->in_smr = true;                                    \
4226 })
4227
4228 #define cache_fpl_smr_exit(fpl) ({                              \
4229         struct cache_fpl *_fpl = (fpl);                         \
4230         MPASS(_fpl->in_smr == true);                            \
4231         vfs_smr_exit();                                         \
4232         _fpl->in_smr = false;                                   \
4233 })
4234
4235 static int
4236 cache_fpl_aborted_early_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4237 {
4238
4239         if (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET) {
4240                 KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL,
4241                     ("%s: converting to abort from %d at %d, set at %d\n",
4242                     __func__, fpl->status, line, fpl->line));
4243         }
4244         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
4245         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_ABORTED;
4246         fpl->line = line;
4247         return (CACHE_FPL_FAILED);
4248 }
4249
4250 #define cache_fpl_aborted_early(x)      cache_fpl_aborted_early_impl((x), __LINE__)
4251
4252 static int __noinline
4253 cache_fpl_aborted_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4254 {
4255         struct nameidata *ndp;
4256         struct componentname *cnp;
4257
4258         ndp = fpl->ndp;
4259         cnp = fpl->cnp;
4260
4261         if (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET) {
4262                 KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL,
4263                     ("%s: converting to abort from %d at %d, set at %d\n",
4264                     __func__, fpl->status, line, fpl->line));
4265         }
4266         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_ABORTED;
4267         fpl->line = line;
4268         if (fpl->in_smr)
4269                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4270         cache_fpl_restore_abort(fpl);
4271         /*
4272          * Resolving symlinks overwrites data passed by the caller.
4273          * Let namei know.
4274          */
4275         if (ndp->ni_loopcnt > 0) {
4276                 fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED;
4277                 cache_fpl_cleanup_cnp(cnp);
4278         }
4279         return (CACHE_FPL_FAILED);
4280 }
4281
4282 #define cache_fpl_aborted(x)    cache_fpl_aborted_impl((x), __LINE__)
4283
4284 static int __noinline
4285 cache_fpl_partial_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4286 {
4287
4288         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
4289             ("%s: setting to partial at %d, but already set to %d at %d\n",
4290             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
4291         cache_fpl_smr_assert_entered(fpl);
4292         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_PARTIAL;
4293         fpl->line = line;
4294         return (cache_fplookup_partial_setup(fpl));
4295 }
4296
4297 #define cache_fpl_partial(x)    cache_fpl_partial_impl((x), __LINE__)
4298
4299 static int
4300 cache_fpl_handled_impl(struct cache_fpl *fpl, int line)
4301 {
4302
4303         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
4304             ("%s: setting to handled at %d, but already set to %d at %d\n",
4305             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
4306         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
4307         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_HANDLED;
4308         fpl->line = line;
4309         return (0);
4310 }
4311
4312 #define cache_fpl_handled(x)    cache_fpl_handled_impl((x), __LINE__)
4313
4314 static int
4315 cache_fpl_handled_error_impl(struct cache_fpl *fpl, int error, int line)
4316 {
4317
4318         KASSERT(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_UNSET,
4319             ("%s: setting to handled at %d, but already set to %d at %d\n",
4320             __func__, line, fpl->status, fpl->line));
4321         MPASS(error != 0);
4322         MPASS(error != CACHE_FPL_FAILED);
4323         cache_fpl_smr_assert_not_entered(fpl);
4324         fpl->status = CACHE_FPL_STATUS_HANDLED;
4325         fpl->line = line;
4326         fpl->dvp = NULL;
4327         fpl->tvp = NULL;
4328         return (error);
4329 }
4330
4331 #define cache_fpl_handled_error(x, e)   cache_fpl_handled_error_impl((x), (e), __LINE__)
4332
4333 static bool
4334 cache_fpl_terminated(struct cache_fpl *fpl)
4335 {
4336
4337         return (fpl->status != CACHE_FPL_STATUS_UNSET);
4338 }
4339
4340 #define CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS \
4341         (NC_NOMAKEENTRY | NC_KEEPPOSENTRY | LOCKLEAF | LOCKPARENT | WANTPARENT | \
4342          FAILIFEXISTS | FOLLOW | EMPTYPATH | LOCKSHARED | ISRESTARTED | WILLBEDIR | \
4343          ISOPEN | NOMACCHECK | AUDITVNODE1 | AUDITVNODE2 | NOCAPCHECK | OPENREAD | \
4344          OPENWRITE | WANTIOCTLCAPS)
4345
4346 #define CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS \
4347         (ISDOTDOT | MAKEENTRY | ISLASTCN)
4348
4349 _Static_assert((CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS & CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS) == 0,
4350     "supported and internal flags overlap");
4351
4352 static bool
4353 cache_fpl_islastcn(struct nameidata *ndp)
4354 {
4355
4356         return (*ndp->ni_next == 0);
4357 }
4358
4359 static bool
4360 cache_fpl_istrailingslash(struct cache_fpl *fpl)
4361 {
4362
4363         MPASS(fpl->nulchar > fpl->cnp->cn_pnbuf);
4364         return (*(fpl->nulchar - 1) == '/');
4365 }
4366
4367 static bool
4368 cache_fpl_isdotdot(struct componentname *cnp)
4369 {
4370
4371         if (cnp->cn_namelen == 2 &&
4372             cnp->cn_nameptr[1] == '.' && cnp->cn_nameptr[0] == '.')
4373                 return (true);
4374         return (false);
4375 }
4376
4377 static bool
4378 cache_can_fplookup(struct cache_fpl *fpl)
4379 {
4380         struct nameidata *ndp;
4381         struct componentname *cnp;
4382         struct thread *td;
4383
4384         ndp = fpl->ndp;
4385         cnp = fpl->cnp;
4386         td = curthread;
4387
4388         if (!atomic_load_char(&cache_fast_lookup_enabled)) {
4389                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4390                 return (false);
4391         }
4392         if ((cnp->cn_flags & ~CACHE_FPL_SUPPORTED_CN_FLAGS) != 0) {
4393                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4394                 return (false);
4395         }
4396         if (IN_CAPABILITY_MODE(td)) {
4397                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4398                 return (false);
4399         }
4400         if (AUDITING_TD(td)) {
4401                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4402                 return (false);
4403         }
4404         if (ndp->ni_startdir != NULL) {
4405                 cache_fpl_aborted_early(fpl);
4406                 return (false);
4407         }
4408         return (true);
4409 }
4410
4411 static int __noinline
4412 cache_fplookup_dirfd(struct cache_fpl *fpl, struct vnode **vpp)
4413 {
4414         struct nameidata *ndp;
4415         struct componentname *cnp;
4416         int error;
4417         bool fsearch;
4418
4419         ndp = fpl->ndp;
4420         cnp = fpl->cnp;
4421
4422         error = fgetvp_lookup_smr(ndp->ni_dirfd, ndp, vpp, &fsearch);
4423         if (__predict_false(error != 0)) {
4424                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4425         }
4426         fpl->fsearch = fsearch;
4427         if ((*vpp)->v_type != VDIR) {
4428                 if (!((cnp->cn_flags & EMPTYPATH) != 0 && cnp->cn_pnbuf[0] == '\0')) {
4429                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4430                         return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
4431                 }
4432         }
4433         return (0);
4434 }
4435
4436 static int __noinline
4437 cache_fplookup_negative_promote(struct cache_fpl *fpl, struct namecache *oncp,
4438     uint32_t hash)
4439 {
4440         struct componentname *cnp;
4441         struct vnode *dvp;
4442
4443         cnp = fpl->cnp;
4444         dvp = fpl->dvp;
4445
4446         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4447         if (cache_neg_promote_cond(dvp, cnp, oncp, hash))
4448                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
4449         else
4450                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4451 }
4452
4453 /*
4454  * The target vnode is not supported, prepare for the slow path to take over.
4455  */
4456 static int __noinline
4457 cache_fplookup_partial_setup(struct cache_fpl *fpl)
4458 {
4459         struct nameidata *ndp;
4460         struct componentname *cnp;
4461         enum vgetstate dvs;
4462         struct vnode *dvp;
4463         struct pwd *pwd;
4464         seqc_t dvp_seqc;
4465
4466         ndp = fpl->ndp;
4467         cnp = fpl->cnp;
4468         pwd = *(fpl->pwd);
4469         dvp = fpl->dvp;
4470         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4471
4472         if (!pwd_hold_smr(pwd)) {
4473                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4474         }
4475
4476         /*
4477          * Note that seqc is checked before the vnode is locked, so by
4478          * the time regular lookup gets to it it may have moved.
4479          *
4480          * Ultimately this does not affect correctness, any lookup errors
4481          * are userspace racing with itself. It is guaranteed that any
4482          * path which ultimately gets found could also have been found
4483          * by regular lookup going all the way in absence of concurrent
4484          * modifications.
4485          */
4486         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4487         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4488         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4489                 pwd_drop(pwd);
4490                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4491         }
4492
4493         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4494         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4495                 vrele(dvp);
4496                 pwd_drop(pwd);
4497                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4498         }
4499
4500         cache_fpl_restore_partial(fpl);
4501 #ifdef INVARIANTS
4502         if (cnp->cn_nameptr != fpl->snd.cn_nameptr) {
4503                 panic("%s: cn_nameptr mismatch (%p != %p) full [%s]\n", __func__,
4504                     cnp->cn_nameptr, fpl->snd.cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4505         }
4506 #endif
4507
4508         ndp->ni_startdir = dvp;
4509         cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4510         if (cache_fpl_islastcn(ndp))
4511                 cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4512         if (cache_fpl_isdotdot(cnp))
4513                 cnp->cn_flags |= ISDOTDOT;
4514
4515         /*
4516          * Skip potential extra slashes parsing did not take care of.
4517          * cache_fplookup_skip_slashes explains the mechanism.
4518          */
4519         if (__predict_false(*(cnp->cn_nameptr) == '/')) {
4520                 do {
4521                         cnp->cn_nameptr++;
4522                         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
4523                 } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
4524         }
4525
4526         ndp->ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr + 1;
4527 #ifdef INVARIANTS
4528         if (ndp->ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
4529                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
4530                     __func__, ndp->ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
4531                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
4532         }
4533 #endif
4534         return (0);
4535 }
4536
4537 static int
4538 cache_fplookup_final_child(struct cache_fpl *fpl, enum vgetstate tvs)
4539 {
4540         struct componentname *cnp;
4541         struct vnode *tvp;
4542         seqc_t tvp_seqc;
4543         int error, lkflags;
4544
4545         cnp = fpl->cnp;
4546         tvp = fpl->tvp;
4547         tvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
4548
4549         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
4550                 lkflags = LK_SHARED;
4551                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
4552                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4553                 error = vget_finish(tvp, lkflags, tvs);
4554                 if (__predict_false(error != 0)) {
4555                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4556                 }
4557         } else {
4558                 vget_finish_ref(tvp, tvs);
4559         }
4560
4561         if (!vn_seqc_consistent(tvp, tvp_seqc)) {
4562                 if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0)
4563                         vput(tvp);
4564                 else
4565                         vrele(tvp);
4566                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4567         }
4568
4569         return (cache_fpl_handled(fpl));
4570 }
4571
4572 /*
4573  * They want to possibly modify the state of the namecache.
4574  */
4575 static int __noinline
4576 cache_fplookup_final_modifying(struct cache_fpl *fpl)
4577 {
4578         struct nameidata *ndp __diagused;
4579         struct componentname *cnp;
4580         enum vgetstate dvs;
4581         struct vnode *dvp, *tvp;
4582         struct mount *mp;
4583         seqc_t dvp_seqc;
4584         int error;
4585         bool docache;
4586
4587         ndp = fpl->ndp;
4588         cnp = fpl->cnp;
4589         dvp = fpl->dvp;
4590         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4591
4592         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) != '/');
4593         MPASS(cache_fpl_islastcn(ndp));
4594         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0)
4595                 MPASS((cnp->cn_flags & WANTPARENT) != 0);
4596         MPASS((cnp->cn_flags & TRAILINGSLASH) == 0);
4597         MPASS(cnp->cn_nameiop == CREATE || cnp->cn_nameiop == DELETE ||
4598             cnp->cn_nameiop == RENAME);
4599         MPASS((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0);
4600         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
4601
4602         docache = (cnp->cn_flags & NOCACHE) ^ NOCACHE;
4603         if (cnp->cn_nameiop == DELETE || cnp->cn_nameiop == RENAME)
4604                 docache = false;
4605
4606         /*
4607          * Regular lookup nulifies the slash, which we don't do here.
4608          * Don't take chances with filesystem routines seeing it for
4609          * the last entry.
4610          */
4611         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
4612                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4613         }
4614
4615         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
4616         if (__predict_false(mp == NULL)) {
4617                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4618         }
4619
4620         if (__predict_false(mp->mnt_flag & MNT_RDONLY)) {
4621                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4622                 /*
4623                  * Original code keeps not checking for CREATE which
4624                  * might be a bug. For now let the old lookup decide.
4625                  */
4626                 if (cnp->cn_nameiop == CREATE) {
4627                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4628                 }
4629                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EROFS));
4630         }
4631
4632         if (fpl->tvp != NULL && (cnp->cn_flags & FAILIFEXISTS) != 0) {
4633                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4634                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EEXIST));
4635         }
4636
4637         /*
4638          * Secure access to dvp; check cache_fplookup_partial_setup for
4639          * reasoning.
4640          *
4641          * XXX At least UFS requires its lookup routine to be called for
4642          * the last path component, which leads to some level of complication
4643          * and inefficiency:
4644          * - the target routine always locks the target vnode, but our caller
4645          *   may not need it locked
4646          * - some of the VOP machinery asserts that the parent is locked, which
4647          *   once more may be not required
4648          *
4649          * TODO: add a flag for filesystems which don't need this.
4650          */
4651         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4652         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4653         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4654                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4655         }
4656
4657         vget_finish_ref(dvp, dvs);
4658         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4659                 vrele(dvp);
4660                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4661         }
4662
4663         error = vn_lock(dvp, LK_EXCLUSIVE);
4664         if (__predict_false(error != 0)) {
4665                 vrele(dvp);
4666                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4667         }
4668
4669         tvp = NULL;
4670         cnp->cn_flags |= ISLASTCN;
4671         if (docache)
4672                 cnp->cn_flags |= MAKEENTRY;
4673         if (cache_fpl_isdotdot(cnp))
4674                 cnp->cn_flags |= ISDOTDOT;
4675         cnp->cn_lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4676         error = VOP_LOOKUP(dvp, &tvp, cnp);
4677         switch (error) {
4678         case EJUSTRETURN:
4679         case 0:
4680                 break;
4681         case ENOTDIR:
4682         case ENOENT:
4683                 vput(dvp);
4684                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
4685         default:
4686                 vput(dvp);
4687                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4688         }
4689
4690         fpl->tvp = tvp;
4691
4692         if (tvp == NULL) {
4693                 MPASS(error == EJUSTRETURN);
4694                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4695                         VOP_UNLOCK(dvp);
4696                 }
4697                 return (cache_fpl_handled(fpl));
4698         }
4699
4700         /*
4701          * There are very hairy corner cases concerning various flag combinations
4702          * and locking state. In particular here we only hold one lock instead of
4703          * two.
4704          *
4705          * Skip the complexity as it is of no significance for normal workloads.
4706          */
4707         if (__predict_false(tvp == dvp)) {
4708                 vput(dvp);
4709                 vrele(tvp);
4710                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4711         }
4712
4713         /*
4714          * If they want the symlink itself we are fine, but if they want to
4715          * follow it regular lookup has to be engaged.
4716          */
4717         if (tvp->v_type == VLNK) {
4718                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) != 0) {
4719                         vput(dvp);
4720                         vput(tvp);
4721                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4722                 }
4723         }
4724
4725         /*
4726          * Since we expect this to be the terminal vnode it should almost never
4727          * be a mount point.
4728          */
4729         if (__predict_false(cache_fplookup_is_mp(fpl))) {
4730                 vput(dvp);
4731                 vput(tvp);
4732                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4733         }
4734
4735         if ((cnp->cn_flags & FAILIFEXISTS) != 0) {
4736                 vput(dvp);
4737                 vput(tvp);
4738                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EEXIST));
4739         }
4740
4741         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) == 0) {
4742                 VOP_UNLOCK(tvp);
4743         }
4744
4745         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
4746                 VOP_UNLOCK(dvp);
4747         }
4748
4749         return (cache_fpl_handled(fpl));
4750 }
4751
4752 static int __noinline
4753 cache_fplookup_modifying(struct cache_fpl *fpl)
4754 {
4755         struct nameidata *ndp;
4756
4757         ndp = fpl->ndp;
4758
4759         if (!cache_fpl_islastcn(ndp)) {
4760                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4761         }
4762         return (cache_fplookup_final_modifying(fpl));
4763 }
4764
4765 static int __noinline
4766 cache_fplookup_final_withparent(struct cache_fpl *fpl)
4767 {
4768         struct componentname *cnp;
4769         enum vgetstate dvs, tvs;
4770         struct vnode *dvp, *tvp;
4771         seqc_t dvp_seqc;
4772         int error;
4773
4774         cnp = fpl->cnp;
4775         dvp = fpl->dvp;
4776         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4777         tvp = fpl->tvp;
4778
4779         MPASS((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0);
4780
4781         /*
4782          * This is less efficient than it can be for simplicity.
4783          */
4784         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4785         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4786                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4787         }
4788         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4789         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4790                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4791                 vget_abort(dvp, dvs);
4792                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4793         }
4794
4795         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4796
4797         if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0) {
4798                 error = vget_finish(dvp, LK_EXCLUSIVE, dvs);
4799                 if (__predict_false(error != 0)) {
4800                         vget_abort(tvp, tvs);
4801                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4802                 }
4803         } else {
4804                 vget_finish_ref(dvp, dvs);
4805         }
4806
4807         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4808                 vget_abort(tvp, tvs);
4809                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0)
4810                         vput(dvp);
4811                 else
4812                         vrele(dvp);
4813                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4814         }
4815
4816         error = cache_fplookup_final_child(fpl, tvs);
4817         if (__predict_false(error != 0)) {
4818                 MPASS(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_ABORTED ||
4819                     fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_DESTROYED);
4820                 if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) != 0)
4821                         vput(dvp);
4822                 else
4823                         vrele(dvp);
4824                 return (error);
4825         }
4826
4827         MPASS(fpl->status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED);
4828         return (0);
4829 }
4830
4831 static int
4832 cache_fplookup_final(struct cache_fpl *fpl)
4833 {
4834         struct componentname *cnp;
4835         enum vgetstate tvs;
4836         struct vnode *dvp, *tvp;
4837         seqc_t dvp_seqc;
4838
4839         cnp = fpl->cnp;
4840         dvp = fpl->dvp;
4841         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4842         tvp = fpl->tvp;
4843
4844         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) != '/');
4845
4846         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
4847                 return (cache_fplookup_final_modifying(fpl));
4848         }
4849
4850         if ((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0)
4851                 return (cache_fplookup_final_withparent(fpl));
4852
4853         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4854         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4855                 return (cache_fpl_partial(fpl));
4856         }
4857
4858         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
4859                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4860                 vget_abort(tvp, tvs);
4861                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4862         }
4863
4864         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4865         return (cache_fplookup_final_child(fpl, tvs));
4866 }
4867
4868 /*
4869  * Comment from locked lookup:
4870  * Check for degenerate name (e.g. / or "") which is a way of talking about a
4871  * directory, e.g. like "/." or ".".
4872  */
4873 static int __noinline
4874 cache_fplookup_degenerate(struct cache_fpl *fpl)
4875 {
4876         struct componentname *cnp;
4877         struct vnode *dvp;
4878         enum vgetstate dvs;
4879         int error, lkflags;
4880 #ifdef INVARIANTS
4881         char *cp;
4882 #endif
4883
4884         fpl->tvp = fpl->dvp;
4885         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4886
4887         cnp = fpl->cnp;
4888         dvp = fpl->dvp;
4889
4890 #ifdef INVARIANTS
4891         for (cp = cnp->cn_pnbuf; *cp != '\0'; cp++) {
4892                 KASSERT(*cp == '/',
4893                     ("%s: encountered non-slash; string [%s]\n", __func__,
4894                     cnp->cn_pnbuf));
4895         }
4896 #endif
4897
4898         if (__predict_false(cnp->cn_nameiop != LOOKUP)) {
4899                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4900                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EISDIR));
4901         }
4902
4903         if ((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT|WANTPARENT)) != 0) {
4904                 return (cache_fplookup_final_withparent(fpl));
4905         }
4906
4907         dvs = vget_prep_smr(dvp);
4908         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4909         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
4910                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4911         }
4912
4913         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
4914                 lkflags = LK_SHARED;
4915                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
4916                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4917                 error = vget_finish(dvp, lkflags, dvs);
4918                 if (__predict_false(error != 0)) {
4919                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4920                 }
4921         } else {
4922                 vget_finish_ref(dvp, dvs);
4923         }
4924         return (cache_fpl_handled(fpl));
4925 }
4926
4927 static int __noinline
4928 cache_fplookup_emptypath(struct cache_fpl *fpl)
4929 {
4930         struct nameidata *ndp;
4931         struct componentname *cnp;
4932         enum vgetstate tvs;
4933         struct vnode *tvp;
4934         int error, lkflags;
4935
4936         fpl->tvp = fpl->dvp;
4937         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4938
4939         ndp = fpl->ndp;
4940         cnp = fpl->cnp;
4941         tvp = fpl->tvp;
4942
4943         MPASS(*cnp->cn_pnbuf == '\0');
4944
4945         if (__predict_false((cnp->cn_flags & EMPTYPATH) == 0)) {
4946                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
4947                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
4948         }
4949
4950         MPASS((cnp->cn_flags & (LOCKPARENT | WANTPARENT)) == 0);
4951
4952         tvs = vget_prep_smr(tvp);
4953         cache_fpl_smr_exit(fpl);
4954         if (__predict_false(tvs == VGET_NONE)) {
4955                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
4956         }
4957
4958         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) != 0) {
4959                 lkflags = LK_SHARED;
4960                 if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0)
4961                         lkflags = LK_EXCLUSIVE;
4962                 error = vget_finish(tvp, lkflags, tvs);
4963                 if (__predict_false(error != 0)) {
4964                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
4965                 }
4966         } else {
4967                 vget_finish_ref(tvp, tvs);
4968         }
4969
4970         ndp->ni_resflags |= NIRES_EMPTYPATH;
4971         return (cache_fpl_handled(fpl));
4972 }
4973
4974 static int __noinline
4975 cache_fplookup_noentry(struct cache_fpl *fpl)
4976 {
4977         struct nameidata *ndp;
4978         struct componentname *cnp;
4979         enum vgetstate dvs;
4980         struct vnode *dvp, *tvp;
4981         seqc_t dvp_seqc;
4982         int error;
4983
4984         ndp = fpl->ndp;
4985         cnp = fpl->cnp;
4986         dvp = fpl->dvp;
4987         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
4988
4989         MPASS((cnp->cn_flags & MAKEENTRY) == 0);
4990         MPASS((cnp->cn_flags & ISDOTDOT) == 0);
4991         if (cnp->cn_nameiop == LOOKUP)
4992                 MPASS((cnp->cn_flags & NOCACHE) == 0);
4993         MPASS(!cache_fpl_isdotdot(cnp));
4994
4995         /*
4996          * Hack: delayed name len checking.
4997          */
4998         if (__predict_false(cnp->cn_namelen > NAME_MAX)) {
4999                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5000                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENAMETOOLONG));
5001         }
5002
5003         if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5004                 return (cache_fplookup_skip_slashes(fpl));
5005         }
5006
5007         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '\0') {
5008                 return (cache_fplookup_emptypath(fpl));
5009         }
5010
5011         if (cnp->cn_nameptr[0] == '\0') {
5012                 if (fpl->tvp == NULL) {
5013                         return (cache_fplookup_degenerate(fpl));
5014                 }
5015                 return (cache_fplookup_trailingslash(fpl));
5016         }
5017
5018         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
5019                 fpl->tvp = NULL;
5020                 return (cache_fplookup_modifying(fpl));
5021         }
5022
5023         /*
5024          * Only try to fill in the component if it is the last one,
5025          * otherwise not only there may be several to handle but the
5026          * walk may be complicated.
5027          */
5028         if (!cache_fpl_islastcn(ndp)) {
5029                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5030         }
5031
5032         /*
5033          * Regular lookup nulifies the slash, which we don't do here.
5034          * Don't take chances with filesystem routines seeing it for
5035          * the last entry.
5036          */
5037         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5038                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5039         }
5040
5041         /*
5042          * Secure access to dvp; check cache_fplookup_partial_setup for
5043          * reasoning.
5044          */
5045         dvs = vget_prep_smr(dvp);
5046         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5047         if (__predict_false(dvs == VGET_NONE)) {
5048                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5049         }
5050
5051         vget_finish_ref(dvp, dvs);
5052         if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
5053                 vrele(dvp);
5054                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5055         }
5056
5057         error = vn_lock(dvp, LK_SHARED);
5058         if (__predict_false(error != 0)) {
5059                 vrele(dvp);
5060                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5061         }
5062
5063         tvp = NULL;
5064         /*
5065          * TODO: provide variants which don't require locking either vnode.
5066          */
5067         cnp->cn_flags |= ISLASTCN | MAKEENTRY;
5068         cnp->cn_lkflags = LK_SHARED;
5069         if ((cnp->cn_flags & LOCKSHARED) == 0) {
5070                 cnp->cn_lkflags = LK_EXCLUSIVE;
5071         }
5072         error = VOP_LOOKUP(dvp, &tvp, cnp);
5073         switch (error) {
5074         case EJUSTRETURN:
5075         case 0:
5076                 break;
5077         case ENOTDIR:
5078         case ENOENT:
5079                 vput(dvp);
5080                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
5081         default:
5082                 vput(dvp);
5083                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5084         }
5085
5086         fpl->tvp = tvp;
5087
5088         if (tvp == NULL) {
5089                 MPASS(error == EJUSTRETURN);
5090                 if ((cnp->cn_flags & (WANTPARENT | LOCKPARENT)) == 0) {
5091                         vput(dvp);
5092                 } else if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
5093                         VOP_UNLOCK(dvp);
5094                 }
5095                 return (cache_fpl_handled(fpl));
5096         }
5097
5098         if (tvp->v_type == VLNK) {
5099                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) != 0) {
5100                         vput(dvp);
5101                         vput(tvp);
5102                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5103                 }
5104         }
5105
5106         if (__predict_false(cache_fplookup_is_mp(fpl))) {
5107                 vput(dvp);
5108                 vput(tvp);
5109                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5110         }
5111
5112         if ((cnp->cn_flags & LOCKLEAF) == 0) {
5113                 VOP_UNLOCK(tvp);
5114         }
5115
5116         if ((cnp->cn_flags & (WANTPARENT | LOCKPARENT)) == 0) {
5117                 vput(dvp);
5118         } else if ((cnp->cn_flags & LOCKPARENT) == 0) {
5119                 VOP_UNLOCK(dvp);
5120         }
5121         return (cache_fpl_handled(fpl));
5122 }
5123
5124 static int __noinline
5125 cache_fplookup_dot(struct cache_fpl *fpl)
5126 {
5127         int error;
5128
5129         MPASS(!seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc));
5130
5131         if (__predict_false(fpl->dvp->v_type != VDIR)) {
5132                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5133                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5134         }
5135
5136         /*
5137          * Just re-assign the value. seqc will be checked later for the first
5138          * non-dot path component in line and/or before deciding to return the
5139          * vnode.
5140          */
5141         fpl->tvp = fpl->dvp;
5142         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5143
5144         counter_u64_add(dothits, 1);
5145         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, fpl->dvp, ".", fpl->dvp);
5146
5147         error = 0;
5148         if (cache_fplookup_is_mp(fpl)) {
5149                 error = cache_fplookup_cross_mount(fpl);
5150         }
5151         return (error);
5152 }
5153
5154 static int __noinline
5155 cache_fplookup_dotdot(struct cache_fpl *fpl)
5156 {
5157         struct nameidata *ndp;
5158         struct componentname *cnp;
5159         struct namecache *ncp;
5160         struct vnode *dvp;
5161         struct prison *pr;
5162         u_char nc_flag;
5163
5164         ndp = fpl->ndp;
5165         cnp = fpl->cnp;
5166         dvp = fpl->dvp;
5167
5168         MPASS(cache_fpl_isdotdot(cnp));
5169
5170         /*
5171          * XXX this is racy the same way regular lookup is
5172          */
5173         for (pr = cnp->cn_cred->cr_prison; pr != NULL;
5174             pr = pr->pr_parent)
5175                 if (dvp == pr->pr_root)
5176                         break;
5177
5178         if (dvp == ndp->ni_rootdir ||
5179             dvp == ndp->ni_topdir ||
5180             dvp == rootvnode ||
5181             pr != NULL) {
5182                 fpl->tvp = dvp;
5183                 fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(dvp);
5184                 if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5185                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5186                 }
5187                 return (0);
5188         }
5189
5190         if ((dvp->v_vflag & VV_ROOT) != 0) {
5191                 /*
5192                  * TODO
5193                  * The opposite of climb mount is needed here.
5194                  */
5195                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5196         }
5197
5198         if (__predict_false(dvp->v_type != VDIR)) {
5199                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5200                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5201         }
5202
5203         ncp = atomic_load_consume_ptr(&dvp->v_cache_dd);
5204         if (ncp == NULL) {
5205                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5206         }
5207
5208         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5209         if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
5210                 if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0)
5211                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5212                 fpl->tvp = ncp->nc_vp;
5213         } else {
5214                 fpl->tvp = ncp->nc_dvp;
5215         }
5216
5217         fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->tvp);
5218         if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5219                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5220         }
5221
5222         /*
5223          * Acquire fence provided by vn_seqc_read_any above.
5224          */
5225         if (__predict_false(atomic_load_ptr(&dvp->v_cache_dd) != ncp)) {
5226                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5227         }
5228
5229         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
5230                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5231         }
5232
5233         counter_u64_add(dotdothits, 1);
5234         return (0);
5235 }
5236
5237 static int __noinline
5238 cache_fplookup_neg(struct cache_fpl *fpl, struct namecache *ncp, uint32_t hash)
5239 {
5240         u_char nc_flag __diagused;
5241         bool neg_promote;
5242
5243 #ifdef INVARIANTS
5244         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5245         MPASS((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0);
5246 #endif
5247         /*
5248          * If they want to create an entry we need to replace this one.
5249          */
5250         if (__predict_false(fpl->cnp->cn_nameiop != LOOKUP)) {
5251                 fpl->tvp = NULL;
5252                 return (cache_fplookup_modifying(fpl));
5253         }
5254         neg_promote = cache_neg_hit_prep(ncp);
5255         if (!cache_fpl_neg_ncp_canuse(ncp)) {
5256                 cache_neg_hit_abort(ncp);
5257                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5258         }
5259         if (neg_promote) {
5260                 return (cache_fplookup_negative_promote(fpl, ncp, hash));
5261         }
5262         cache_neg_hit_finish(ncp);
5263         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5264         return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOENT));
5265 }
5266
5267 /*
5268  * Resolve a symlink. Called by filesystem-specific routines.
5269  *
5270  * Code flow is:
5271  * ... -> cache_fplookup_symlink -> VOP_FPLOOKUP_SYMLINK -> cache_symlink_resolve
5272  */
5273 int
5274 cache_symlink_resolve(struct cache_fpl *fpl, const char *string, size_t len)
5275 {
5276         struct nameidata *ndp;
5277         struct componentname *cnp;
5278         size_t adjust;
5279
5280         ndp = fpl->ndp;
5281         cnp = fpl->cnp;
5282
5283         if (__predict_false(len == 0)) {
5284                 return (ENOENT);
5285         }
5286
5287         if (__predict_false(len > MAXPATHLEN - 2)) {
5288                 if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5289                         return (EAGAIN);
5290                 }
5291         }
5292
5293         ndp->ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr - cnp->cn_namelen + 1;
5294 #ifdef INVARIANTS
5295         if (ndp->ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
5296                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
5297                     __func__, ndp->ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
5298                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
5299         }
5300 #endif
5301
5302         if (__predict_false(len + ndp->ni_pathlen > MAXPATHLEN)) {
5303                 return (ENAMETOOLONG);
5304         }
5305
5306         if (__predict_false(ndp->ni_loopcnt++ >= MAXSYMLINKS)) {
5307                 return (ELOOP);
5308         }
5309
5310         adjust = len;
5311         if (ndp->ni_pathlen > 1) {
5312                 bcopy(ndp->ni_next, cnp->cn_pnbuf + len, ndp->ni_pathlen);
5313         } else {
5314                 if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5315                         adjust = len + 1;
5316                         cnp->cn_pnbuf[len] = '/';
5317                         cnp->cn_pnbuf[len + 1] = '\0';
5318                 } else {
5319                         cnp->cn_pnbuf[len] = '\0';
5320                 }
5321         }
5322         bcopy(string, cnp->cn_pnbuf, len);
5323
5324         ndp->ni_pathlen += adjust;
5325         cache_fpl_pathlen_add(fpl, adjust);
5326         cnp->cn_nameptr = cnp->cn_pnbuf;
5327         fpl->nulchar = &cnp->cn_nameptr[ndp->ni_pathlen - 1];
5328         fpl->tvp = NULL;
5329         return (0);
5330 }
5331
5332 static int __noinline
5333 cache_fplookup_symlink(struct cache_fpl *fpl)
5334 {
5335         struct mount *mp;
5336         struct nameidata *ndp;
5337         struct componentname *cnp;
5338         struct vnode *dvp, *tvp;
5339         int error;
5340
5341         ndp = fpl->ndp;
5342         cnp = fpl->cnp;
5343         dvp = fpl->dvp;
5344         tvp = fpl->tvp;
5345
5346         if (cache_fpl_islastcn(ndp)) {
5347                 if ((cnp->cn_flags & FOLLOW) == 0) {
5348                         return (cache_fplookup_final(fpl));
5349                 }
5350         }
5351
5352         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
5353         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5354                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5355         }
5356
5357         /*
5358          * Note this check races against setting the flag just like regular
5359          * lookup.
5360          */
5361         if (__predict_false((mp->mnt_flag & MNT_NOSYMFOLLOW) != 0)) {
5362                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5363                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, EACCES));
5364         }
5365
5366         error = VOP_FPLOOKUP_SYMLINK(tvp, fpl);
5367         if (__predict_false(error != 0)) {
5368                 switch (error) {
5369                 case EAGAIN:
5370                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5371                 case ENOENT:
5372                 case ENAMETOOLONG:
5373                 case ELOOP:
5374                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
5375                         return (cache_fpl_handled_error(fpl, error));
5376                 default:
5377                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5378                 }
5379         }
5380
5381         if (*(cnp->cn_nameptr) == '/') {
5382                 fpl->dvp = cache_fpl_handle_root(fpl);
5383                 fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->dvp);
5384                 if (seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc)) {
5385                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5386                 }
5387                 /*
5388                  * The main loop assumes that ->dvp points to a vnode belonging
5389                  * to a filesystem which can do lockless lookup, but the absolute
5390                  * symlink can be wandering off to one which does not.
5391                  */
5392                 mp = atomic_load_ptr(&fpl->dvp->v_mount);
5393                 if (__predict_false(mp == NULL)) {
5394                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5395                 }
5396                 if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5397                         cache_fpl_checkpoint(fpl);
5398                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5399                 }
5400         }
5401         return (0);
5402 }
5403
5404 static int
5405 cache_fplookup_next(struct cache_fpl *fpl)
5406 {
5407         struct componentname *cnp;
5408         struct namecache *ncp;
5409         struct vnode *dvp, *tvp;
5410         u_char nc_flag;
5411         uint32_t hash;
5412         int error;
5413
5414         cnp = fpl->cnp;
5415         dvp = fpl->dvp;
5416         hash = fpl->hash;
5417
5418         if (__predict_false(cnp->cn_nameptr[0] == '.')) {
5419                 if (cnp->cn_namelen == 1) {
5420                         return (cache_fplookup_dot(fpl));
5421                 }
5422                 if (cnp->cn_namelen == 2 && cnp->cn_nameptr[1] == '.') {
5423                         return (cache_fplookup_dotdot(fpl));
5424                 }
5425         }
5426
5427         MPASS(!cache_fpl_isdotdot(cnp));
5428
5429         CK_SLIST_FOREACH(ncp, (NCHHASH(hash)), nc_hash) {
5430                 if (ncp->nc_dvp == dvp && ncp->nc_nlen == cnp->cn_namelen &&
5431                     !bcmp(ncp->nc_name, cnp->cn_nameptr, ncp->nc_nlen))
5432                         break;
5433         }
5434
5435         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
5436                 return (cache_fplookup_noentry(fpl));
5437         }
5438
5439         tvp = atomic_load_ptr(&ncp->nc_vp);
5440         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5441         if ((nc_flag & NCF_NEGATIVE) != 0) {
5442                 return (cache_fplookup_neg(fpl, ncp, hash));
5443         }
5444
5445         if (!cache_ncp_canuse(ncp)) {
5446                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5447         }
5448
5449         fpl->tvp = tvp;
5450         fpl->tvp_seqc = vn_seqc_read_any(tvp);
5451         if (seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc)) {
5452                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5453         }
5454
5455         counter_u64_add(numposhits, 1);
5456         SDT_PROBE3(vfs, namecache, lookup, hit, dvp, ncp->nc_name, tvp);
5457
5458         error = 0;
5459         if (cache_fplookup_is_mp(fpl)) {
5460                 error = cache_fplookup_cross_mount(fpl);
5461         }
5462         return (error);
5463 }
5464
5465 static bool
5466 cache_fplookup_mp_supported(struct mount *mp)
5467 {
5468
5469         MPASS(mp != NULL);
5470         if ((mp->mnt_kern_flag & MNTK_FPLOOKUP) == 0)
5471                 return (false);
5472         return (true);
5473 }
5474
5475 /*
5476  * Walk up the mount stack (if any).
5477  *
5478  * Correctness is provided in the following ways:
5479  * - all vnodes are protected from freeing with SMR
5480  * - struct mount objects are type stable making them always safe to access
5481  * - stability of the particular mount is provided by busying it
5482  * - relationship between the vnode which is mounted on and the mount is
5483  *   verified with the vnode sequence counter after busying
5484  * - association between root vnode of the mount and the mount is protected
5485  *   by busy
5486  *
5487  * From that point on we can read the sequence counter of the root vnode
5488  * and get the next mount on the stack (if any) using the same protection.
5489  *
5490  * By the end of successful walk we are guaranteed the reached state was
5491  * indeed present at least at some point which matches the regular lookup.
5492  */
5493 static int __noinline
5494 cache_fplookup_climb_mount(struct cache_fpl *fpl)
5495 {
5496         struct mount *mp, *prev_mp;
5497         struct mount_pcpu *mpcpu, *prev_mpcpu;
5498         struct vnode *vp;
5499         seqc_t vp_seqc;
5500
5501         vp = fpl->tvp;
5502         vp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5503
5504         VNPASS(vp->v_type == VDIR || vp->v_type == VREG || vp->v_type == VBAD, vp);
5505         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5506         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5507                 return (0);
5508         }
5509
5510         prev_mp = NULL;
5511         for (;;) {
5512                 if (!vfs_op_thread_enter_crit(mp, mpcpu)) {
5513                         if (prev_mp != NULL)
5514                                 vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5515                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5516                 }
5517                 if (prev_mp != NULL)
5518                         vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5519                 if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
5520                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5521                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5522                 }
5523                 if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5524                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5525                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5526                 }
5527                 vp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_rootvnode);
5528                 if (vp == NULL) {
5529                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5530                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5531                 }
5532                 vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
5533                 if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
5534                         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5535                         return (cache_fpl_partial(fpl));
5536                 }
5537                 prev_mp = mp;
5538                 prev_mpcpu = mpcpu;
5539                 mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5540                 if (mp == NULL)
5541                         break;
5542         }
5543
5544         vfs_op_thread_exit_crit(prev_mp, prev_mpcpu);
5545         fpl->tvp = vp;
5546         fpl->tvp_seqc = vp_seqc;
5547         return (0);
5548 }
5549
5550 static int __noinline
5551 cache_fplookup_cross_mount(struct cache_fpl *fpl)
5552 {
5553         struct mount *mp;
5554         struct mount_pcpu *mpcpu;
5555         struct vnode *vp;
5556         seqc_t vp_seqc;
5557
5558         vp = fpl->tvp;
5559         vp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5560
5561         VNPASS(vp->v_type == VDIR || vp->v_type == VREG || vp->v_type == VBAD, vp);
5562         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5563         if (__predict_false(mp == NULL)) {
5564                 return (0);
5565         }
5566
5567         if (!vfs_op_thread_enter_crit(mp, mpcpu)) {
5568                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5569         }
5570         if (!vn_seqc_consistent(vp, vp_seqc)) {
5571                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5572                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5573         }
5574         if (!cache_fplookup_mp_supported(mp)) {
5575                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5576                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5577         }
5578         vp = atomic_load_ptr(&mp->mnt_rootvnode);
5579         if (__predict_false(vp == NULL)) {
5580                 vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5581                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5582         }
5583         vp_seqc = vn_seqc_read_any(vp);
5584         vfs_op_thread_exit_crit(mp, mpcpu);
5585         if (seqc_in_modify(vp_seqc)) {
5586                 return (cache_fpl_partial(fpl));
5587         }
5588         mp = atomic_load_ptr(&vp->v_mountedhere);
5589         if (__predict_false(mp != NULL)) {
5590                 /*
5591                  * There are possibly more mount points on top.
5592                  * Normally this does not happen so for simplicity just start
5593                  * over.
5594                  */
5595                 return (cache_fplookup_climb_mount(fpl));
5596         }
5597
5598         fpl->tvp = vp;
5599         fpl->tvp_seqc = vp_seqc;
5600         return (0);
5601 }
5602
5603 /*
5604  * Check if a vnode is mounted on.
5605  */
5606 static bool
5607 cache_fplookup_is_mp(struct cache_fpl *fpl)
5608 {
5609         struct vnode *vp;
5610
5611         vp = fpl->tvp;
5612         return ((vn_irflag_read(vp) & VIRF_MOUNTPOINT) != 0);
5613 }
5614
5615 /*
5616  * Parse the path.
5617  *
5618  * The code was originally copy-pasted from regular lookup and despite
5619  * clean ups leaves performance on the table. Any modifications here
5620  * must take into account that in case off fallback the resulting
5621  * nameidata state has to be compatible with the original.
5622  */
5623
5624 /*
5625  * Debug ni_pathlen tracking.
5626  */
5627 #ifdef INVARIANTS
5628 static void
5629 cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5630 {
5631
5632         fpl->debug.ni_pathlen += n;
5633         KASSERT(fpl->debug.ni_pathlen <= PATH_MAX,
5634             ("%s: pathlen overflow to %zd\n", __func__, fpl->debug.ni_pathlen));
5635 }
5636
5637 static void
5638 cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5639 {
5640
5641         fpl->debug.ni_pathlen -= n;
5642         KASSERT(fpl->debug.ni_pathlen <= PATH_MAX,
5643             ("%s: pathlen underflow to %zd\n", __func__, fpl->debug.ni_pathlen));
5644 }
5645
5646 static void
5647 cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl)
5648 {
5649
5650         cache_fpl_pathlen_add(fpl, 1);
5651 }
5652
5653 static void
5654 cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl)
5655 {
5656
5657         cache_fpl_pathlen_sub(fpl, 1);
5658 }
5659 #else
5660 static void
5661 cache_fpl_pathlen_add(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5662 {
5663 }
5664
5665 static void
5666 cache_fpl_pathlen_sub(struct cache_fpl *fpl, size_t n)
5667 {
5668 }
5669
5670 static void
5671 cache_fpl_pathlen_inc(struct cache_fpl *fpl)
5672 {
5673 }
5674
5675 static void
5676 cache_fpl_pathlen_dec(struct cache_fpl *fpl)
5677 {
5678 }
5679 #endif
5680
5681 static void
5682 cache_fplookup_parse(struct cache_fpl *fpl)
5683 {
5684         struct nameidata *ndp;
5685         struct componentname *cnp;
5686         struct vnode *dvp;
5687         char *cp;
5688         uint32_t hash;
5689
5690         ndp = fpl->ndp;
5691         cnp = fpl->cnp;
5692         dvp = fpl->dvp;
5693
5694         /*
5695          * Find the end of this path component, it is either / or nul.
5696          *
5697          * Store / as a temporary sentinel so that we only have one character
5698          * to test for. Pathnames tend to be short so this should not be
5699          * resulting in cache misses.
5700          *
5701          * TODO: fix this to be word-sized.
5702          */
5703         MPASS(&cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1] >= cnp->cn_pnbuf);
5704         KASSERT(&cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1] == fpl->nulchar,
5705             ("%s: mismatch between pathlen (%zu) and nulchar (%p != %p), string [%s]\n",
5706             __func__, fpl->debug.ni_pathlen, &cnp->cn_nameptr[fpl->debug.ni_pathlen - 1],
5707             fpl->nulchar, cnp->cn_pnbuf));
5708         KASSERT(*fpl->nulchar == '\0',
5709             ("%s: expected nul at %p; string [%s]\n", __func__, fpl->nulchar,
5710             cnp->cn_pnbuf));
5711         hash = cache_get_hash_iter_start(dvp);
5712         *fpl->nulchar = '/';
5713         for (cp = cnp->cn_nameptr; *cp != '/'; cp++) {
5714                 KASSERT(*cp != '\0',
5715                     ("%s: encountered unexpected nul; string [%s]\n", __func__,
5716                     cnp->cn_nameptr));
5717                 hash = cache_get_hash_iter(*cp, hash);
5718                 continue;
5719         }
5720         *fpl->nulchar = '\0';
5721         fpl->hash = cache_get_hash_iter_finish(hash);
5722
5723         cnp->cn_namelen = cp - cnp->cn_nameptr;
5724         cache_fpl_pathlen_sub(fpl, cnp->cn_namelen);
5725
5726 #ifdef INVARIANTS
5727         /*
5728          * cache_get_hash only accepts lengths up to NAME_MAX. This is fine since
5729          * we are going to fail this lookup with ENAMETOOLONG (see below).
5730          */
5731         if (cnp->cn_namelen <= NAME_MAX) {
5732                 if (fpl->hash != cache_get_hash(cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen, dvp)) {
5733                         panic("%s: mismatched hash for [%s] len %ld", __func__,
5734                             cnp->cn_nameptr, cnp->cn_namelen);
5735                 }
5736         }
5737 #endif
5738
5739         /*
5740          * Hack: we have to check if the found path component's length exceeds
5741          * NAME_MAX. However, the condition is very rarely true and check can
5742          * be elided in the common case -- if an entry was found in the cache,
5743          * then it could not have been too long to begin with.
5744          */
5745         ndp->ni_next = cp;
5746 }
5747
5748 static void
5749 cache_fplookup_parse_advance(struct cache_fpl *fpl)
5750 {
5751         struct nameidata *ndp;
5752         struct componentname *cnp;
5753
5754         ndp = fpl->ndp;
5755         cnp = fpl->cnp;
5756
5757         cnp->cn_nameptr = ndp->ni_next;
5758         KASSERT(*(cnp->cn_nameptr) == '/',
5759             ("%s: should have seen slash at %p ; buf %p [%s]\n", __func__,
5760             cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf, cnp->cn_pnbuf));
5761         cnp->cn_nameptr++;
5762         cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
5763 }
5764
5765 /*
5766  * Skip spurious slashes in a pathname (e.g., "foo///bar") and retry.
5767  *
5768  * Lockless lookup tries to elide checking for spurious slashes and should they
5769  * be present is guaranteed to fail to find an entry. In this case the caller
5770  * must check if the name starts with a slash and call this routine.  It is
5771  * going to fast forward across the spurious slashes and set the state up for
5772  * retry.
5773  */
5774 static int __noinline
5775 cache_fplookup_skip_slashes(struct cache_fpl *fpl)
5776 {
5777         struct nameidata *ndp;
5778         struct componentname *cnp;
5779
5780         ndp = fpl->ndp;
5781         cnp = fpl->cnp;
5782
5783         MPASS(*(cnp->cn_nameptr) == '/');
5784         do {
5785                 cnp->cn_nameptr++;
5786                 cache_fpl_pathlen_dec(fpl);
5787         } while (*(cnp->cn_nameptr) == '/');
5788
5789         /*
5790          * Go back to one slash so that cache_fplookup_parse_advance has
5791          * something to skip.
5792          */
5793         cnp->cn_nameptr--;
5794         cache_fpl_pathlen_inc(fpl);
5795
5796         /*
5797          * cache_fplookup_parse_advance starts from ndp->ni_next
5798          */
5799         ndp->ni_next = cnp->cn_nameptr;
5800
5801         /*
5802          * See cache_fplookup_dot.
5803          */
5804         fpl->tvp = fpl->dvp;
5805         fpl->tvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5806
5807         return (0);
5808 }
5809
5810 /*
5811  * Handle trailing slashes (e.g., "foo/").
5812  *
5813  * If a trailing slash is found the terminal vnode must be a directory.
5814  * Regular lookup shortens the path by nulifying the first trailing slash and
5815  * sets the TRAILINGSLASH flag to denote this took place. There are several
5816  * checks on it performed later.
5817  *
5818  * Similarly to spurious slashes, lockless lookup handles this in a speculative
5819  * manner relying on an invariant that a non-directory vnode will get a miss.
5820  * In this case cn_nameptr[0] == '\0' and cn_namelen == 0.
5821  *
5822  * Thus for a path like "foo/bar/" the code unwinds the state back to "bar/"
5823  * and denotes this is the last path component, which avoids looping back.
5824  *
5825  * Only plain lookups are supported for now to restrict corner cases to handle.
5826  */
5827 static int __noinline
5828 cache_fplookup_trailingslash(struct cache_fpl *fpl)
5829 {
5830 #ifdef INVARIANTS
5831         size_t ni_pathlen;
5832 #endif
5833         struct nameidata *ndp;
5834         struct componentname *cnp;
5835         struct namecache *ncp;
5836         struct vnode *tvp;
5837         char *cn_nameptr_orig, *cn_nameptr_slash;
5838         seqc_t tvp_seqc;
5839         u_char nc_flag;
5840
5841         ndp = fpl->ndp;
5842         cnp = fpl->cnp;
5843         tvp = fpl->tvp;
5844         tvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
5845
5846         MPASS(fpl->dvp == fpl->tvp);
5847         KASSERT(cache_fpl_istrailingslash(fpl),
5848             ("%s: expected trailing slash at %p; string [%s]\n", __func__, fpl->nulchar - 1,
5849             cnp->cn_pnbuf));
5850         KASSERT(cnp->cn_nameptr[0] == '\0',
5851             ("%s: expected nul char at %p; string [%s]\n", __func__, &cnp->cn_nameptr[0],
5852             cnp->cn_pnbuf));
5853         KASSERT(cnp->cn_namelen == 0,
5854             ("%s: namelen 0 but got %ld; string [%s]\n", __func__, cnp->cn_namelen,
5855             cnp->cn_pnbuf));
5856         MPASS(cnp->cn_nameptr > cnp->cn_pnbuf);
5857
5858         if (cnp->cn_nameiop != LOOKUP) {
5859                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5860         }
5861
5862         if (__predict_false(tvp->v_type != VDIR)) {
5863                 if (!vn_seqc_consistent(tvp, tvp_seqc)) {
5864                         return (cache_fpl_aborted(fpl));
5865                 }
5866                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5867                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENOTDIR));
5868         }
5869
5870         /*
5871          * Denote the last component.
5872          */
5873         ndp->ni_next = &cnp->cn_nameptr[0];
5874         MPASS(cache_fpl_islastcn(ndp));
5875
5876         /*
5877          * Unwind trailing slashes.
5878          */
5879         cn_nameptr_orig = cnp->cn_nameptr;
5880         while (cnp->cn_nameptr >= cnp->cn_pnbuf) {
5881                 cnp->cn_nameptr--;
5882                 if (cnp->cn_nameptr[0] != '/') {
5883                         break;
5884                 }
5885         }
5886
5887         /*
5888          * Unwind to the beginning of the path component.
5889          *
5890          * Note the path may or may not have started with a slash.
5891          */
5892         cn_nameptr_slash = cnp->cn_nameptr;
5893         while (cnp->cn_nameptr > cnp->cn_pnbuf) {
5894                 cnp->cn_nameptr--;
5895                 if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5896                         break;
5897                 }
5898         }
5899         if (cnp->cn_nameptr[0] == '/') {
5900                 cnp->cn_nameptr++;
5901         }
5902
5903         cnp->cn_namelen = cn_nameptr_slash - cnp->cn_nameptr + 1;
5904         cache_fpl_pathlen_add(fpl, cn_nameptr_orig - cnp->cn_nameptr);
5905         cache_fpl_checkpoint(fpl);
5906
5907 #ifdef INVARIANTS
5908         ni_pathlen = fpl->nulchar - cnp->cn_nameptr + 1;
5909         if (ni_pathlen != fpl->debug.ni_pathlen) {
5910                 panic("%s: mismatch (%zu != %zu) nulchar %p nameptr %p [%s] ; full string [%s]\n",
5911                     __func__, ni_pathlen, fpl->debug.ni_pathlen, fpl->nulchar,
5912                     cnp->cn_nameptr, cnp->cn_nameptr, cnp->cn_pnbuf);
5913         }
5914 #endif
5915
5916         /*
5917          * If this was a "./" lookup the parent directory is already correct.
5918          */
5919         if (cnp->cn_nameptr[0] == '.' && cnp->cn_namelen == 1) {
5920                 return (0);
5921         }
5922
5923         /*
5924          * Otherwise we need to look it up.
5925          */
5926         tvp = fpl->tvp;
5927         ncp = atomic_load_consume_ptr(&tvp->v_cache_dd);
5928         if (__predict_false(ncp == NULL)) {
5929                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5930         }
5931         nc_flag = atomic_load_char(&ncp->nc_flag);
5932         if ((nc_flag & NCF_ISDOTDOT) != 0) {
5933                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5934         }
5935         fpl->dvp = ncp->nc_dvp;
5936         fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_any(fpl->dvp);
5937         if (seqc_in_modify(fpl->dvp_seqc)) {
5938                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5939         }
5940         return (0);
5941 }
5942
5943 /*
5944  * See the API contract for VOP_FPLOOKUP_VEXEC.
5945  */
5946 static int __noinline
5947 cache_fplookup_failed_vexec(struct cache_fpl *fpl, int error)
5948 {
5949         struct componentname *cnp;
5950         struct vnode *dvp;
5951         seqc_t dvp_seqc;
5952
5953         cnp = fpl->cnp;
5954         dvp = fpl->dvp;
5955         dvp_seqc = fpl->dvp_seqc;
5956
5957         /*
5958          * Hack: delayed empty path checking.
5959          */
5960         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '\0') {
5961                 return (cache_fplookup_emptypath(fpl));
5962         }
5963
5964         /*
5965          * TODO: Due to ignoring trailing slashes lookup will perform a
5966          * permission check on the last dir when it should not be doing it.  It
5967          * may fail, but said failure should be ignored. It is possible to fix
5968          * it up fully without resorting to regular lookup, but for now just
5969          * abort.
5970          */
5971         if (cache_fpl_istrailingslash(fpl)) {
5972                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
5973         }
5974
5975         /*
5976          * Hack: delayed degenerate path checking.
5977          */
5978         if (cnp->cn_nameptr[0] == '\0' && fpl->tvp == NULL) {
5979                 return (cache_fplookup_degenerate(fpl));
5980         }
5981
5982         /*
5983          * Hack: delayed name len checking.
5984          */
5985         if (__predict_false(cnp->cn_namelen > NAME_MAX)) {
5986                 cache_fpl_smr_exit(fpl);
5987                 return (cache_fpl_handled_error(fpl, ENAMETOOLONG));
5988         }
5989
5990         /*
5991          * Hack: they may be looking up foo/bar, where foo is not a directory.
5992          * In such a case we need to return ENOTDIR, but we may happen to get
5993          * here with a different error.
5994          */
5995         if (dvp->v_type != VDIR) {
5996                 error = ENOTDIR;
5997         }
5998
5999         /*
6000          * Hack: handle O_SEARCH.
6001          *
6002          * Open Group Base Specifications Issue 7, 2018 edition states:
6003          * <quote>
6004          * If the access mode of the open file description associated with the
6005          * file descriptor is not O_SEARCH, the function shall check whether
6006          * directory searches are permitted using the current permissions of
6007          * the directory underlying the file descriptor. If the access mode is
6008          * O_SEARCH, the function shall not perform the check.
6009          * </quote>
6010          *
6011          * Regular lookup tests for the NOEXECCHECK flag for every path
6012          * component to decide whether to do the permission check. However,
6013          * since most lookups never have the flag (and when they do it is only
6014          * present for the first path component), lockless lookup only acts on
6015          * it if there is a permission problem. Here the flag is represented
6016          * with a boolean so that we don't have to clear it on the way out.
6017          *
6018          * For simplicity this always aborts.
6019          * TODO: check if this is the first lookup and ignore the permission
6020          * problem. Note the flag has to survive fallback (if it happens to be
6021          * performed).
6022          */
6023         if (fpl->fsearch) {
6024                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6025         }
6026
6027         switch (error) {
6028         case EAGAIN:
6029                 if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
6030                         error = cache_fpl_aborted(fpl);
6031                 } else {
6032                         cache_fpl_partial(fpl);
6033                 }
6034                 break;
6035         default:
6036                 if (!vn_seqc_consistent(dvp, dvp_seqc)) {
6037                         error = cache_fpl_aborted(fpl);
6038                 } else {
6039                         cache_fpl_smr_exit(fpl);
6040                         cache_fpl_handled_error(fpl, error);
6041                 }
6042                 break;
6043         }
6044         return (error);
6045 }
6046
6047 static int
6048 cache_fplookup_impl(struct vnode *dvp, struct cache_fpl *fpl)
6049 {
6050         struct nameidata *ndp;
6051         struct componentname *cnp;
6052         struct mount *mp;
6053         int error;
6054
6055         ndp = fpl->ndp;
6056         cnp = fpl->cnp;
6057
6058         cache_fpl_checkpoint(fpl);
6059
6060         /*
6061          * The vnode at hand is almost always stable, skip checking for it.
6062          * Worst case this postpones the check towards the end of the iteration
6063          * of the main loop.
6064          */
6065         fpl->dvp = dvp;
6066         fpl->dvp_seqc = vn_seqc_read_notmodify(fpl->dvp);
6067
6068         mp = atomic_load_ptr(&dvp->v_mount);
6069         if (__predict_false(mp == NULL || !cache_fplookup_mp_supported(mp))) {
6070                 return (cache_fpl_aborted(fpl));
6071         }
6072
6073         MPASS(fpl->tvp == NULL);
6074
6075         for (;;) {
6076                 cache_fplookup_parse(fpl);
6077
6078                 error = VOP_FPLOOKUP_VEXEC(fpl->dvp, cnp->cn_cred);
6079                 if (__predict_false(error != 0)) {
6080                         error = cache_fplookup_failed_vexec(fpl, error);
6081                         break;
6082                 }
6083
6084                 error = cache_fplookup_next(fpl);
6085                 if (__predict_false(cache_fpl_terminated(fpl))) {
6086                         break;
6087                 }
6088
6089                 VNPASS(!seqc_in_modify(fpl->tvp_seqc), fpl->tvp);
6090
6091                 if (fpl->tvp->v_type == VLNK) {
6092                         error = cache_fplookup_symlink(fpl);
6093                         if (cache_fpl_terminated(fpl)) {
6094                                 break;
6095                         }
6096                 } else {
6097                         if (cache_fpl_islastcn(ndp)) {
6098                                 error = cache_fplookup_final(fpl);
6099                                 break;
6100                         }
6101
6102                         if (!vn_seqc_consistent(fpl->dvp, fpl->dvp_seqc)) {
6103                                 error = cache_fpl_aborted(fpl);
6104                                 break;
6105                         }
6106
6107                         fpl->dvp = fpl->tvp;
6108                         fpl->dvp_seqc = fpl->tvp_seqc;
6109                         cache_fplookup_parse_advance(fpl);
6110                 }
6111
6112                 cache_fpl_checkpoint(fpl);
6113         }
6114
6115         return (error);
6116 }
6117
6118 /*
6119  * Fast path lookup protected with SMR and sequence counters.
6120  *
6121  * Note: all VOP_FPLOOKUP_VEXEC routines have a comment referencing this one.
6122  *
6123  * Filesystems can opt in by setting the MNTK_FPLOOKUP flag and meeting criteria
6124  * outlined below.
6125  *
6126  * Traditional vnode lookup conceptually looks like this:
6127  *
6128  * vn_lock(current);
6129  * for (;;) {
6130  *      next = find();
6131  *      vn_lock(next);
6132  *      vn_unlock(current);
6133  *      current = next;
6134  *      if (last)
6135  *          break;
6136  * }
6137  * return (current);
6138  *
6139  * Each jump to the next vnode is safe memory-wise and atomic with respect to
6140  * any modifications thanks to holding respective locks.
6141  *
6142  * The same guarantee can be provided with a combination of safe memory
6143  * reclamation and sequence counters instead. If all operations which affect
6144  * the relationship between the current vnode and the one we are looking for
6145  * also modify the counter, we can verify whether all the conditions held as
6146  * we made the jump. This includes things like permissions, mount points etc.
6147  * Counter modification is provided by enclosing relevant places in
6148  * vn_seqc_write_begin()/end() calls.
6149  *
6150  * Thus this translates to:
6151  *
6152  * vfs_smr_enter();
6153  * dvp_seqc = seqc_read_any(dvp);
6154  * if (seqc_in_modify(dvp_seqc)) // someone is altering the vnode
6155  *     abort();
6156  * for (;;) {
6157  *      tvp = find();
6158  *      tvp_seqc = seqc_read_any(tvp);
6159  *      if (seqc_in_modify(tvp_seqc)) // someone is altering the target vnode
6160  *          abort();
6161  *      if (!seqc_consistent(dvp, dvp_seqc) // someone is altering the vnode
6162  *          abort();
6163  *      dvp = tvp; // we know nothing of importance has changed
6164  *      dvp_seqc = tvp_seqc; // store the counter for the tvp iteration
6165  *      if (last)
6166  *          break;
6167  * }
6168  * vget(); // secure the vnode
6169  * if (!seqc_consistent(tvp, tvp_seqc) // final check
6170  *          abort();
6171  * // at this point we know nothing has changed for any parent<->child pair
6172  * // as they were crossed during the lookup, meaning we matched the guarantee
6173  * // of the locked variant
6174  * return (tvp);
6175  *
6176  * The API contract for VOP_FPLOOKUP_VEXEC routines is as follows:
6177  * - they are called while within vfs_smr protection which they must never exit
6178  * - EAGAIN can be returned to denote checking could not be performed, it is
6179  *   always valid to return it
6180  * - if the sequence counter has not changed the result must be valid
6181  * - if the sequence counter has changed both false positives and false negatives
6182  *   are permitted (since the result will be rejected later)
6183  * - for simple cases of unix permission checks vaccess_vexec_smr can be used
6184  *
6185  * Caveats to watch out for:
6186  * - vnodes are passed unlocked and unreferenced with nothing stopping
6187  *   VOP_RECLAIM, in turn meaning that ->v_data can become NULL. It is advised
6188  *   to use atomic_load_ptr to fetch it.
6189  * - the aforementioned object can also get freed, meaning absent other means it
6190  *   should be protected with vfs_smr
6191  * - either safely checking permissions as they are modified or guaranteeing
6192  *   their stability is left to the routine
6193  */
6194 int
6195 cache_fplookup(struct nameidata *ndp, enum cache_fpl_status *status,
6196     struct pwd **pwdp)
6197 {
6198         struct cache_fpl fpl;
6199         struct pwd *pwd;
6200         struct vnode *dvp;
6201         struct componentname *cnp;
6202         int error;
6203
6204         fpl.status = CACHE_FPL_STATUS_UNSET;
6205         fpl.in_smr = false;
6206         fpl.ndp = ndp;
6207         fpl.cnp = cnp = &ndp->ni_cnd;
6208         MPASS(ndp->ni_lcf == 0);
6209         KASSERT ((cnp->cn_flags & CACHE_FPL_INTERNAL_CN_FLAGS) == 0,
6210             ("%s: internal flags found in cn_flags %" PRIx64, __func__,
6211             cnp->cn_flags));
6212         MPASS(cnp->cn_nameptr == cnp->cn_pnbuf);
6213         MPASS(ndp->ni_resflags == 0);
6214
6215         if (__predict_false(!cache_can_fplookup(&fpl))) {
6216                 *status = fpl.status;
6217                 SDT_PROBE3(vfs, fplookup, lookup, done, ndp, fpl.line, fpl.status);
6218                 return (EOPNOTSUPP);
6219         }
6220
6221         cache_fpl_checkpoint_outer(&fpl);
6222
6223         cache_fpl_smr_enter_initial(&fpl);
6224 #ifdef INVARIANTS
6225         fpl.debug.ni_pathlen = ndp->ni_pathlen;
6226 #endif
6227         fpl.nulchar = &cnp->cn_nameptr[ndp->ni_pathlen - 1];
6228         fpl.fsearch = false;
6229         fpl.tvp = NULL; /* for degenerate path handling */
6230         fpl.pwd = pwdp;
6231         pwd = pwd_get_smr();
6232         *(fpl.pwd) = pwd;
6233         namei_setup_rootdir(ndp, cnp, pwd);
6234         ndp->ni_topdir = pwd->pwd_jdir;
6235
6236         if (cnp->cn_pnbuf[0] == '/') {
6237                 dvp = cache_fpl_handle_root(&fpl);
6238                 ndp->ni_resflags = NIRES_ABS;
6239         } else {
6240                 if (ndp->ni_dirfd == AT_FDCWD) {
6241                         dvp = pwd->pwd_cdir;
6242                 } else {
6243                         error = cache_fplookup_dirfd(&fpl, &dvp);
6244                         if (__predict_false(error != 0)) {
6245                                 goto out;
6246                         }
6247                 }
6248         }
6249
6250         SDT_PROBE4(vfs, namei, lookup, entry, dvp, cnp->cn_pnbuf, cnp->cn_flags, true);
6251         error = cache_fplookup_impl(dvp, &fpl);
6252 out:
6253         cache_fpl_smr_assert_not_entered(&fpl);
6254         cache_fpl_assert_status(&fpl);
6255         *status = fpl.status;
6256         if (SDT_PROBES_ENABLED()) {
6257                 SDT_PROBE3(vfs, fplookup, lookup, done, ndp, fpl.line, fpl.status);
6258                 if (fpl.status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED)
6259                         SDT_PROBE4(vfs, namei, lookup, return, error, ndp->ni_vp, true,
6260                             ndp);
6261         }
6262
6263         if (__predict_true(fpl.status == CACHE_FPL_STATUS_HANDLED)) {
6264                 MPASS(error != CACHE_FPL_FAILED);
6265                 if (error != 0) {
6266                         cache_fpl_cleanup_cnp(fpl.cnp);
6267                         MPASS(fpl.dvp == NULL);
6268                         MPASS(fpl.tvp == NULL);
6269                 }
6270                 ndp->ni_dvp = fpl.dvp;
6271                 ndp->ni_vp = fpl.tvp;
6272         }
6273         return (error);
6274 }