]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/contrib/openzfs/module/zfs/dbuf.c
MFV 2.0-rc2
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / contrib / openzfs / module / zfs / dbuf.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright 2011 Nexenta Systems, Inc.  All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2012, 2019 by Delphix. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2013 by Saso Kiselkov. All rights reserved.
26  * Copyright (c) 2014 Spectra Logic Corporation, All rights reserved.
27  * Copyright (c) 2019, Klara Inc.
28  * Copyright (c) 2019, Allan Jude
29  */
30
31 #include <sys/zfs_context.h>
32 #include <sys/arc.h>
33 #include <sys/dmu.h>
34 #include <sys/dmu_send.h>
35 #include <sys/dmu_impl.h>
36 #include <sys/dbuf.h>
37 #include <sys/dmu_objset.h>
38 #include <sys/dsl_dataset.h>
39 #include <sys/dsl_dir.h>
40 #include <sys/dmu_tx.h>
41 #include <sys/spa.h>
42 #include <sys/zio.h>
43 #include <sys/dmu_zfetch.h>
44 #include <sys/sa.h>
45 #include <sys/sa_impl.h>
46 #include <sys/zfeature.h>
47 #include <sys/blkptr.h>
48 #include <sys/range_tree.h>
49 #include <sys/trace_zfs.h>
50 #include <sys/callb.h>
51 #include <sys/abd.h>
52 #include <sys/vdev.h>
53 #include <cityhash.h>
54 #include <sys/spa_impl.h>
55
56 kstat_t *dbuf_ksp;
57
58 typedef struct dbuf_stats {
59         /*
60          * Various statistics about the size of the dbuf cache.
61          */
62         kstat_named_t cache_count;
63         kstat_named_t cache_size_bytes;
64         kstat_named_t cache_size_bytes_max;
65         /*
66          * Statistics regarding the bounds on the dbuf cache size.
67          */
68         kstat_named_t cache_target_bytes;
69         kstat_named_t cache_lowater_bytes;
70         kstat_named_t cache_hiwater_bytes;
71         /*
72          * Total number of dbuf cache evictions that have occurred.
73          */
74         kstat_named_t cache_total_evicts;
75         /*
76          * The distribution of dbuf levels in the dbuf cache and
77          * the total size of all dbufs at each level.
78          */
79         kstat_named_t cache_levels[DN_MAX_LEVELS];
80         kstat_named_t cache_levels_bytes[DN_MAX_LEVELS];
81         /*
82          * Statistics about the dbuf hash table.
83          */
84         kstat_named_t hash_hits;
85         kstat_named_t hash_misses;
86         kstat_named_t hash_collisions;
87         kstat_named_t hash_elements;
88         kstat_named_t hash_elements_max;
89         /*
90          * Number of sublists containing more than one dbuf in the dbuf
91          * hash table. Keep track of the longest hash chain.
92          */
93         kstat_named_t hash_chains;
94         kstat_named_t hash_chain_max;
95         /*
96          * Number of times a dbuf_create() discovers that a dbuf was
97          * already created and in the dbuf hash table.
98          */
99         kstat_named_t hash_insert_race;
100         /*
101          * Statistics about the size of the metadata dbuf cache.
102          */
103         kstat_named_t metadata_cache_count;
104         kstat_named_t metadata_cache_size_bytes;
105         kstat_named_t metadata_cache_size_bytes_max;
106         /*
107          * For diagnostic purposes, this is incremented whenever we can't add
108          * something to the metadata cache because it's full, and instead put
109          * the data in the regular dbuf cache.
110          */
111         kstat_named_t metadata_cache_overflow;
112 } dbuf_stats_t;
113
114 dbuf_stats_t dbuf_stats = {
115         { "cache_count",                        KSTAT_DATA_UINT64 },
116         { "cache_size_bytes",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
117         { "cache_size_bytes_max",               KSTAT_DATA_UINT64 },
118         { "cache_target_bytes",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
119         { "cache_lowater_bytes",                KSTAT_DATA_UINT64 },
120         { "cache_hiwater_bytes",                KSTAT_DATA_UINT64 },
121         { "cache_total_evicts",                 KSTAT_DATA_UINT64 },
122         { { "cache_levels_N",                   KSTAT_DATA_UINT64 } },
123         { { "cache_levels_bytes_N",             KSTAT_DATA_UINT64 } },
124         { "hash_hits",                          KSTAT_DATA_UINT64 },
125         { "hash_misses",                        KSTAT_DATA_UINT64 },
126         { "hash_collisions",                    KSTAT_DATA_UINT64 },
127         { "hash_elements",                      KSTAT_DATA_UINT64 },
128         { "hash_elements_max",                  KSTAT_DATA_UINT64 },
129         { "hash_chains",                        KSTAT_DATA_UINT64 },
130         { "hash_chain_max",                     KSTAT_DATA_UINT64 },
131         { "hash_insert_race",                   KSTAT_DATA_UINT64 },
132         { "metadata_cache_count",               KSTAT_DATA_UINT64 },
133         { "metadata_cache_size_bytes",          KSTAT_DATA_UINT64 },
134         { "metadata_cache_size_bytes_max",      KSTAT_DATA_UINT64 },
135         { "metadata_cache_overflow",            KSTAT_DATA_UINT64 }
136 };
137
138 #define DBUF_STAT_INCR(stat, val)       \
139         atomic_add_64(&dbuf_stats.stat.value.ui64, (val));
140 #define DBUF_STAT_DECR(stat, val)       \
141         DBUF_STAT_INCR(stat, -(val));
142 #define DBUF_STAT_BUMP(stat)            \
143         DBUF_STAT_INCR(stat, 1);
144 #define DBUF_STAT_BUMPDOWN(stat)        \
145         DBUF_STAT_INCR(stat, -1);
146 #define DBUF_STAT_MAX(stat, v) {                                        \
147         uint64_t _m;                                                    \
148         while ((v) > (_m = dbuf_stats.stat.value.ui64) &&               \
149             (_m != atomic_cas_64(&dbuf_stats.stat.value.ui64, _m, (v))))\
150                 continue;                                               \
151 }
152
153 static boolean_t dbuf_undirty(dmu_buf_impl_t *db, dmu_tx_t *tx);
154 static void dbuf_write(dbuf_dirty_record_t *dr, arc_buf_t *data, dmu_tx_t *tx);
155 static void dbuf_sync_leaf_verify_bonus_dnode(dbuf_dirty_record_t *dr);
156 static int dbuf_read_verify_dnode_crypt(dmu_buf_impl_t *db, uint32_t flags);
157
158 extern inline void dmu_buf_init_user(dmu_buf_user_t *dbu,
159     dmu_buf_evict_func_t *evict_func_sync,
160     dmu_buf_evict_func_t *evict_func_async,
161     dmu_buf_t **clear_on_evict_dbufp);
162
163 /*
164  * Global data structures and functions for the dbuf cache.
165  */
166 static kmem_cache_t *dbuf_kmem_cache;
167 static taskq_t *dbu_evict_taskq;
168
169 static kthread_t *dbuf_cache_evict_thread;
170 static kmutex_t dbuf_evict_lock;
171 static kcondvar_t dbuf_evict_cv;
172 static boolean_t dbuf_evict_thread_exit;
173
174 /*
175  * There are two dbuf caches; each dbuf can only be in one of them at a time.
176  *
177  * 1. Cache of metadata dbufs, to help make read-heavy administrative commands
178  *    from /sbin/zfs run faster. The "metadata cache" specifically stores dbufs
179  *    that represent the metadata that describes filesystems/snapshots/
180  *    bookmarks/properties/etc. We only evict from this cache when we export a
181  *    pool, to short-circuit as much I/O as possible for all administrative
182  *    commands that need the metadata. There is no eviction policy for this
183  *    cache, because we try to only include types in it which would occupy a
184  *    very small amount of space per object but create a large impact on the
185  *    performance of these commands. Instead, after it reaches a maximum size
186  *    (which should only happen on very small memory systems with a very large
187  *    number of filesystem objects), we stop taking new dbufs into the
188  *    metadata cache, instead putting them in the normal dbuf cache.
189  *
190  * 2. LRU cache of dbufs. The dbuf cache maintains a list of dbufs that
191  *    are not currently held but have been recently released. These dbufs
192  *    are not eligible for arc eviction until they are aged out of the cache.
193  *    Dbufs that are aged out of the cache will be immediately destroyed and
194  *    become eligible for arc eviction.
195  *
196  * Dbufs are added to these caches once the last hold is released. If a dbuf is
197  * later accessed and still exists in the dbuf cache, then it will be removed
198  * from the cache and later re-added to the head of the cache.
199  *
200  * If a given dbuf meets the requirements for the metadata cache, it will go
201  * there, otherwise it will be considered for the generic LRU dbuf cache. The
202  * caches and the refcounts tracking their sizes are stored in an array indexed
203  * by those caches' matching enum values (from dbuf_cached_state_t).
204  */
205 typedef struct dbuf_cache {
206         multilist_t *cache;
207         zfs_refcount_t size;
208 } dbuf_cache_t;
209 dbuf_cache_t dbuf_caches[DB_CACHE_MAX];
210
211 /* Size limits for the caches */
212 unsigned long dbuf_cache_max_bytes = ULONG_MAX;
213 unsigned long dbuf_metadata_cache_max_bytes = ULONG_MAX;
214
215 /* Set the default sizes of the caches to log2 fraction of arc size */
216 int dbuf_cache_shift = 5;
217 int dbuf_metadata_cache_shift = 6;
218
219 static unsigned long dbuf_cache_target_bytes(void);
220 static unsigned long dbuf_metadata_cache_target_bytes(void);
221
222 /*
223  * The LRU dbuf cache uses a three-stage eviction policy:
224  *      - A low water marker designates when the dbuf eviction thread
225  *      should stop evicting from the dbuf cache.
226  *      - When we reach the maximum size (aka mid water mark), we
227  *      signal the eviction thread to run.
228  *      - The high water mark indicates when the eviction thread
229  *      is unable to keep up with the incoming load and eviction must
230  *      happen in the context of the calling thread.
231  *
232  * The dbuf cache:
233  *                                                 (max size)
234  *                                      low water   mid water   hi water
235  * +----------------------------------------+----------+----------+
236  * |                                        |          |          |
237  * |                                        |          |          |
238  * |                                        |          |          |
239  * |                                        |          |          |
240  * +----------------------------------------+----------+----------+
241  *                                        stop        signal     evict
242  *                                      evicting     eviction   directly
243  *                                                    thread
244  *
245  * The high and low water marks indicate the operating range for the eviction
246  * thread. The low water mark is, by default, 90% of the total size of the
247  * cache and the high water mark is at 110% (both of these percentages can be
248  * changed by setting dbuf_cache_lowater_pct and dbuf_cache_hiwater_pct,
249  * respectively). The eviction thread will try to ensure that the cache remains
250  * within this range by waking up every second and checking if the cache is
251  * above the low water mark. The thread can also be woken up by callers adding
252  * elements into the cache if the cache is larger than the mid water (i.e max
253  * cache size). Once the eviction thread is woken up and eviction is required,
254  * it will continue evicting buffers until it's able to reduce the cache size
255  * to the low water mark. If the cache size continues to grow and hits the high
256  * water mark, then callers adding elements to the cache will begin to evict
257  * directly from the cache until the cache is no longer above the high water
258  * mark.
259  */
260
261 /*
262  * The percentage above and below the maximum cache size.
263  */
264 uint_t dbuf_cache_hiwater_pct = 10;
265 uint_t dbuf_cache_lowater_pct = 10;
266
267 /* ARGSUSED */
268 static int
269 dbuf_cons(void *vdb, void *unused, int kmflag)
270 {
271         dmu_buf_impl_t *db = vdb;
272         bzero(db, sizeof (dmu_buf_impl_t));
273
274         mutex_init(&db->db_mtx, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
275         rw_init(&db->db_rwlock, NULL, RW_DEFAULT, NULL);
276         cv_init(&db->db_changed, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
277         multilist_link_init(&db->db_cache_link);
278         zfs_refcount_create(&db->db_holds);
279
280         return (0);
281 }
282
283 /* ARGSUSED */
284 static void
285 dbuf_dest(void *vdb, void *unused)
286 {
287         dmu_buf_impl_t *db = vdb;
288         mutex_destroy(&db->db_mtx);
289         rw_destroy(&db->db_rwlock);
290         cv_destroy(&db->db_changed);
291         ASSERT(!multilist_link_active(&db->db_cache_link));
292         zfs_refcount_destroy(&db->db_holds);
293 }
294
295 /*
296  * dbuf hash table routines
297  */
298 static dbuf_hash_table_t dbuf_hash_table;
299
300 static uint64_t dbuf_hash_count;
301
302 /*
303  * We use Cityhash for this. It's fast, and has good hash properties without
304  * requiring any large static buffers.
305  */
306 static uint64_t
307 dbuf_hash(void *os, uint64_t obj, uint8_t lvl, uint64_t blkid)
308 {
309         return (cityhash4((uintptr_t)os, obj, (uint64_t)lvl, blkid));
310 }
311
312 #define DTRACE_SET_STATE(db, why) \
313         DTRACE_PROBE2(dbuf__state_change, dmu_buf_impl_t *, db, \
314             const char *, why)
315
316 #define DBUF_EQUAL(dbuf, os, obj, level, blkid)         \
317         ((dbuf)->db.db_object == (obj) &&               \
318         (dbuf)->db_objset == (os) &&                    \
319         (dbuf)->db_level == (level) &&                  \
320         (dbuf)->db_blkid == (blkid))
321
322 dmu_buf_impl_t *
323 dbuf_find(objset_t *os, uint64_t obj, uint8_t level, uint64_t blkid)
324 {
325         dbuf_hash_table_t *h = &dbuf_hash_table;
326         uint64_t hv;
327         uint64_t idx;
328         dmu_buf_impl_t *db;
329
330         hv = dbuf_hash(os, obj, level, blkid);
331         idx = hv & h->hash_table_mask;
332
333         mutex_enter(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
334         for (db = h->hash_table[idx]; db != NULL; db = db->db_hash_next) {
335                 if (DBUF_EQUAL(db, os, obj, level, blkid)) {
336                         mutex_enter(&db->db_mtx);
337                         if (db->db_state != DB_EVICTING) {
338                                 mutex_exit(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
339                                 return (db);
340                         }
341                         mutex_exit(&db->db_mtx);
342                 }
343         }
344         mutex_exit(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
345         return (NULL);
346 }
347
348 static dmu_buf_impl_t *
349 dbuf_find_bonus(objset_t *os, uint64_t object)
350 {
351         dnode_t *dn;
352         dmu_buf_impl_t *db = NULL;
353
354         if (dnode_hold(os, object, FTAG, &dn) == 0) {
355                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
356                 if (dn->dn_bonus != NULL) {
357                         db = dn->dn_bonus;
358                         mutex_enter(&db->db_mtx);
359                 }
360                 rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
361                 dnode_rele(dn, FTAG);
362         }
363         return (db);
364 }
365
366 /*
367  * Insert an entry into the hash table.  If there is already an element
368  * equal to elem in the hash table, then the already existing element
369  * will be returned and the new element will not be inserted.
370  * Otherwise returns NULL.
371  */
372 static dmu_buf_impl_t *
373 dbuf_hash_insert(dmu_buf_impl_t *db)
374 {
375         dbuf_hash_table_t *h = &dbuf_hash_table;
376         objset_t *os = db->db_objset;
377         uint64_t obj = db->db.db_object;
378         int level = db->db_level;
379         uint64_t blkid, hv, idx;
380         dmu_buf_impl_t *dbf;
381         uint32_t i;
382
383         blkid = db->db_blkid;
384         hv = dbuf_hash(os, obj, level, blkid);
385         idx = hv & h->hash_table_mask;
386
387         mutex_enter(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
388         for (dbf = h->hash_table[idx], i = 0; dbf != NULL;
389             dbf = dbf->db_hash_next, i++) {
390                 if (DBUF_EQUAL(dbf, os, obj, level, blkid)) {
391                         mutex_enter(&dbf->db_mtx);
392                         if (dbf->db_state != DB_EVICTING) {
393                                 mutex_exit(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
394                                 return (dbf);
395                         }
396                         mutex_exit(&dbf->db_mtx);
397                 }
398         }
399
400         if (i > 0) {
401                 DBUF_STAT_BUMP(hash_collisions);
402                 if (i == 1)
403                         DBUF_STAT_BUMP(hash_chains);
404
405                 DBUF_STAT_MAX(hash_chain_max, i);
406         }
407
408         mutex_enter(&db->db_mtx);
409         db->db_hash_next = h->hash_table[idx];
410         h->hash_table[idx] = db;
411         mutex_exit(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
412         atomic_inc_64(&dbuf_hash_count);
413         DBUF_STAT_MAX(hash_elements_max, dbuf_hash_count);
414
415         return (NULL);
416 }
417
418 /*
419  * This returns whether this dbuf should be stored in the metadata cache, which
420  * is based on whether it's from one of the dnode types that store data related
421  * to traversing dataset hierarchies.
422  */
423 static boolean_t
424 dbuf_include_in_metadata_cache(dmu_buf_impl_t *db)
425 {
426         DB_DNODE_ENTER(db);
427         dmu_object_type_t type = DB_DNODE(db)->dn_type;
428         DB_DNODE_EXIT(db);
429
430         /* Check if this dbuf is one of the types we care about */
431         if (DMU_OT_IS_METADATA_CACHED(type)) {
432                 /* If we hit this, then we set something up wrong in dmu_ot */
433                 ASSERT(DMU_OT_IS_METADATA(type));
434
435                 /*
436                  * Sanity check for small-memory systems: don't allocate too
437                  * much memory for this purpose.
438                  */
439                 if (zfs_refcount_count(
440                     &dbuf_caches[DB_DBUF_METADATA_CACHE].size) >
441                     dbuf_metadata_cache_target_bytes()) {
442                         DBUF_STAT_BUMP(metadata_cache_overflow);
443                         return (B_FALSE);
444                 }
445
446                 return (B_TRUE);
447         }
448
449         return (B_FALSE);
450 }
451
452 /*
453  * Remove an entry from the hash table.  It must be in the EVICTING state.
454  */
455 static void
456 dbuf_hash_remove(dmu_buf_impl_t *db)
457 {
458         dbuf_hash_table_t *h = &dbuf_hash_table;
459         uint64_t hv, idx;
460         dmu_buf_impl_t *dbf, **dbp;
461
462         hv = dbuf_hash(db->db_objset, db->db.db_object,
463             db->db_level, db->db_blkid);
464         idx = hv & h->hash_table_mask;
465
466         /*
467          * We mustn't hold db_mtx to maintain lock ordering:
468          * DBUF_HASH_MUTEX > db_mtx.
469          */
470         ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
471         ASSERT(db->db_state == DB_EVICTING);
472         ASSERT(!MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
473
474         mutex_enter(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
475         dbp = &h->hash_table[idx];
476         while ((dbf = *dbp) != db) {
477                 dbp = &dbf->db_hash_next;
478                 ASSERT(dbf != NULL);
479         }
480         *dbp = db->db_hash_next;
481         db->db_hash_next = NULL;
482         if (h->hash_table[idx] &&
483             h->hash_table[idx]->db_hash_next == NULL)
484                 DBUF_STAT_BUMPDOWN(hash_chains);
485         mutex_exit(DBUF_HASH_MUTEX(h, idx));
486         atomic_dec_64(&dbuf_hash_count);
487 }
488
489 typedef enum {
490         DBVU_EVICTING,
491         DBVU_NOT_EVICTING
492 } dbvu_verify_type_t;
493
494 static void
495 dbuf_verify_user(dmu_buf_impl_t *db, dbvu_verify_type_t verify_type)
496 {
497 #ifdef ZFS_DEBUG
498         int64_t holds;
499
500         if (db->db_user == NULL)
501                 return;
502
503         /* Only data blocks support the attachment of user data. */
504         ASSERT(db->db_level == 0);
505
506         /* Clients must resolve a dbuf before attaching user data. */
507         ASSERT(db->db.db_data != NULL);
508         ASSERT3U(db->db_state, ==, DB_CACHED);
509
510         holds = zfs_refcount_count(&db->db_holds);
511         if (verify_type == DBVU_EVICTING) {
512                 /*
513                  * Immediate eviction occurs when holds == dirtycnt.
514                  * For normal eviction buffers, holds is zero on
515                  * eviction, except when dbuf_fix_old_data() calls
516                  * dbuf_clear_data().  However, the hold count can grow
517                  * during eviction even though db_mtx is held (see
518                  * dmu_bonus_hold() for an example), so we can only
519                  * test the generic invariant that holds >= dirtycnt.
520                  */
521                 ASSERT3U(holds, >=, db->db_dirtycnt);
522         } else {
523                 if (db->db_user_immediate_evict == TRUE)
524                         ASSERT3U(holds, >=, db->db_dirtycnt);
525                 else
526                         ASSERT3U(holds, >, 0);
527         }
528 #endif
529 }
530
531 static void
532 dbuf_evict_user(dmu_buf_impl_t *db)
533 {
534         dmu_buf_user_t *dbu = db->db_user;
535
536         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
537
538         if (dbu == NULL)
539                 return;
540
541         dbuf_verify_user(db, DBVU_EVICTING);
542         db->db_user = NULL;
543
544 #ifdef ZFS_DEBUG
545         if (dbu->dbu_clear_on_evict_dbufp != NULL)
546                 *dbu->dbu_clear_on_evict_dbufp = NULL;
547 #endif
548
549         /*
550          * There are two eviction callbacks - one that we call synchronously
551          * and one that we invoke via a taskq.  The async one is useful for
552          * avoiding lock order reversals and limiting stack depth.
553          *
554          * Note that if we have a sync callback but no async callback,
555          * it's likely that the sync callback will free the structure
556          * containing the dbu.  In that case we need to take care to not
557          * dereference dbu after calling the sync evict func.
558          */
559         boolean_t has_async = (dbu->dbu_evict_func_async != NULL);
560
561         if (dbu->dbu_evict_func_sync != NULL)
562                 dbu->dbu_evict_func_sync(dbu);
563
564         if (has_async) {
565                 taskq_dispatch_ent(dbu_evict_taskq, dbu->dbu_evict_func_async,
566                     dbu, 0, &dbu->dbu_tqent);
567         }
568 }
569
570 boolean_t
571 dbuf_is_metadata(dmu_buf_impl_t *db)
572 {
573         /*
574          * Consider indirect blocks and spill blocks to be meta data.
575          */
576         if (db->db_level > 0 || db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
577                 return (B_TRUE);
578         } else {
579                 boolean_t is_metadata;
580
581                 DB_DNODE_ENTER(db);
582                 is_metadata = DMU_OT_IS_METADATA(DB_DNODE(db)->dn_type);
583                 DB_DNODE_EXIT(db);
584
585                 return (is_metadata);
586         }
587 }
588
589
590 /*
591  * This function *must* return indices evenly distributed between all
592  * sublists of the multilist. This is needed due to how the dbuf eviction
593  * code is laid out; dbuf_evict_thread() assumes dbufs are evenly
594  * distributed between all sublists and uses this assumption when
595  * deciding which sublist to evict from and how much to evict from it.
596  */
597 static unsigned int
598 dbuf_cache_multilist_index_func(multilist_t *ml, void *obj)
599 {
600         dmu_buf_impl_t *db = obj;
601
602         /*
603          * The assumption here, is the hash value for a given
604          * dmu_buf_impl_t will remain constant throughout it's lifetime
605          * (i.e. it's objset, object, level and blkid fields don't change).
606          * Thus, we don't need to store the dbuf's sublist index
607          * on insertion, as this index can be recalculated on removal.
608          *
609          * Also, the low order bits of the hash value are thought to be
610          * distributed evenly. Otherwise, in the case that the multilist
611          * has a power of two number of sublists, each sublists' usage
612          * would not be evenly distributed.
613          */
614         return (dbuf_hash(db->db_objset, db->db.db_object,
615             db->db_level, db->db_blkid) %
616             multilist_get_num_sublists(ml));
617 }
618
619 /*
620  * The target size of the dbuf cache can grow with the ARC target,
621  * unless limited by the tunable dbuf_cache_max_bytes.
622  */
623 static inline unsigned long
624 dbuf_cache_target_bytes(void)
625 {
626         return (MIN(dbuf_cache_max_bytes,
627             arc_target_bytes() >> dbuf_cache_shift));
628 }
629
630 /*
631  * The target size of the dbuf metadata cache can grow with the ARC target,
632  * unless limited by the tunable dbuf_metadata_cache_max_bytes.
633  */
634 static inline unsigned long
635 dbuf_metadata_cache_target_bytes(void)
636 {
637         return (MIN(dbuf_metadata_cache_max_bytes,
638             arc_target_bytes() >> dbuf_metadata_cache_shift));
639 }
640
641 static inline uint64_t
642 dbuf_cache_hiwater_bytes(void)
643 {
644         uint64_t dbuf_cache_target = dbuf_cache_target_bytes();
645         return (dbuf_cache_target +
646             (dbuf_cache_target * dbuf_cache_hiwater_pct) / 100);
647 }
648
649 static inline uint64_t
650 dbuf_cache_lowater_bytes(void)
651 {
652         uint64_t dbuf_cache_target = dbuf_cache_target_bytes();
653         return (dbuf_cache_target -
654             (dbuf_cache_target * dbuf_cache_lowater_pct) / 100);
655 }
656
657 static inline boolean_t
658 dbuf_cache_above_lowater(void)
659 {
660         return (zfs_refcount_count(&dbuf_caches[DB_DBUF_CACHE].size) >
661             dbuf_cache_lowater_bytes());
662 }
663
664 /*
665  * Evict the oldest eligible dbuf from the dbuf cache.
666  */
667 static void
668 dbuf_evict_one(void)
669 {
670         int idx = multilist_get_random_index(dbuf_caches[DB_DBUF_CACHE].cache);
671         multilist_sublist_t *mls = multilist_sublist_lock(
672             dbuf_caches[DB_DBUF_CACHE].cache, idx);
673
674         ASSERT(!MUTEX_HELD(&dbuf_evict_lock));
675
676         dmu_buf_impl_t *db = multilist_sublist_tail(mls);
677         while (db != NULL && mutex_tryenter(&db->db_mtx) == 0) {
678                 db = multilist_sublist_prev(mls, db);
679         }
680
681         DTRACE_PROBE2(dbuf__evict__one, dmu_buf_impl_t *, db,
682             multilist_sublist_t *, mls);
683
684         if (db != NULL) {
685                 multilist_sublist_remove(mls, db);
686                 multilist_sublist_unlock(mls);
687                 (void) zfs_refcount_remove_many(
688                     &dbuf_caches[DB_DBUF_CACHE].size, db->db.db_size, db);
689                 DBUF_STAT_BUMPDOWN(cache_levels[db->db_level]);
690                 DBUF_STAT_BUMPDOWN(cache_count);
691                 DBUF_STAT_DECR(cache_levels_bytes[db->db_level],
692                     db->db.db_size);
693                 ASSERT3U(db->db_caching_status, ==, DB_DBUF_CACHE);
694                 db->db_caching_status = DB_NO_CACHE;
695                 dbuf_destroy(db);
696                 DBUF_STAT_BUMP(cache_total_evicts);
697         } else {
698                 multilist_sublist_unlock(mls);
699         }
700 }
701
702 /*
703  * The dbuf evict thread is responsible for aging out dbufs from the
704  * cache. Once the cache has reached it's maximum size, dbufs are removed
705  * and destroyed. The eviction thread will continue running until the size
706  * of the dbuf cache is at or below the maximum size. Once the dbuf is aged
707  * out of the cache it is destroyed and becomes eligible for arc eviction.
708  */
709 /* ARGSUSED */
710 static void
711 dbuf_evict_thread(void *unused)
712 {
713         callb_cpr_t cpr;
714
715         CALLB_CPR_INIT(&cpr, &dbuf_evict_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
716
717         mutex_enter(&dbuf_evict_lock);
718         while (!dbuf_evict_thread_exit) {
719                 while (!dbuf_cache_above_lowater() && !dbuf_evict_thread_exit) {
720                         CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(&cpr);
721                         (void) cv_timedwait_idle_hires(&dbuf_evict_cv,
722                             &dbuf_evict_lock, SEC2NSEC(1), MSEC2NSEC(1), 0);
723                         CALLB_CPR_SAFE_END(&cpr, &dbuf_evict_lock);
724                 }
725                 mutex_exit(&dbuf_evict_lock);
726
727                 /*
728                  * Keep evicting as long as we're above the low water mark
729                  * for the cache. We do this without holding the locks to
730                  * minimize lock contention.
731                  */
732                 while (dbuf_cache_above_lowater() && !dbuf_evict_thread_exit) {
733                         dbuf_evict_one();
734                 }
735
736                 mutex_enter(&dbuf_evict_lock);
737         }
738
739         dbuf_evict_thread_exit = B_FALSE;
740         cv_broadcast(&dbuf_evict_cv);
741         CALLB_CPR_EXIT(&cpr);   /* drops dbuf_evict_lock */
742         thread_exit();
743 }
744
745 /*
746  * Wake up the dbuf eviction thread if the dbuf cache is at its max size.
747  * If the dbuf cache is at its high water mark, then evict a dbuf from the
748  * dbuf cache using the callers context.
749  */
750 static void
751 dbuf_evict_notify(uint64_t size)
752 {
753         /*
754          * We check if we should evict without holding the dbuf_evict_lock,
755          * because it's OK to occasionally make the wrong decision here,
756          * and grabbing the lock results in massive lock contention.
757          */
758         if (size > dbuf_cache_target_bytes()) {
759                 if (size > dbuf_cache_hiwater_bytes())
760                         dbuf_evict_one();
761                 cv_signal(&dbuf_evict_cv);
762         }
763 }
764
765 static int
766 dbuf_kstat_update(kstat_t *ksp, int rw)
767 {
768         dbuf_stats_t *ds = ksp->ks_data;
769
770         if (rw == KSTAT_WRITE) {
771                 return (SET_ERROR(EACCES));
772         } else {
773                 ds->metadata_cache_size_bytes.value.ui64 = zfs_refcount_count(
774                     &dbuf_caches[DB_DBUF_METADATA_CACHE].size);
775                 ds->cache_size_bytes.value.ui64 =
776                     zfs_refcount_count(&dbuf_caches[DB_DBUF_CACHE].size);
777                 ds->cache_target_bytes.value.ui64 = dbuf_cache_target_bytes();
778                 ds->cache_hiwater_bytes.value.ui64 = dbuf_cache_hiwater_bytes();
779                 ds->cache_lowater_bytes.value.ui64 = dbuf_cache_lowater_bytes();
780                 ds->hash_elements.value.ui64 = dbuf_hash_count;
781         }
782
783         return (0);
784 }
785
786 void
787 dbuf_init(void)
788 {
789         uint64_t hsize = 1ULL << 16;
790         dbuf_hash_table_t *h = &dbuf_hash_table;
791         int i;
792
793         /*
794          * The hash table is big enough to fill all of physical memory
795          * with an average block size of zfs_arc_average_blocksize (default 8K).
796          * By default, the table will take up
797          * totalmem * sizeof(void*) / 8K (1MB per GB with 8-byte pointers).
798          */
799         while (hsize * zfs_arc_average_blocksize < physmem * PAGESIZE)
800                 hsize <<= 1;
801
802 retry:
803         h->hash_table_mask = hsize - 1;
804 #if defined(_KERNEL)
805         /*
806          * Large allocations which do not require contiguous pages
807          * should be using vmem_alloc() in the linux kernel
808          */
809         h->hash_table = vmem_zalloc(hsize * sizeof (void *), KM_SLEEP);
810 #else
811         h->hash_table = kmem_zalloc(hsize * sizeof (void *), KM_NOSLEEP);
812 #endif
813         if (h->hash_table == NULL) {
814                 /* XXX - we should really return an error instead of assert */
815                 ASSERT(hsize > (1ULL << 10));
816                 hsize >>= 1;
817                 goto retry;
818         }
819
820         dbuf_kmem_cache = kmem_cache_create("dmu_buf_impl_t",
821             sizeof (dmu_buf_impl_t),
822             0, dbuf_cons, dbuf_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
823
824         for (i = 0; i < DBUF_MUTEXES; i++)
825                 mutex_init(&h->hash_mutexes[i], NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
826
827         dbuf_stats_init(h);
828
829         /*
830          * All entries are queued via taskq_dispatch_ent(), so min/maxalloc
831          * configuration is not required.
832          */
833         dbu_evict_taskq = taskq_create("dbu_evict", 1, defclsyspri, 0, 0, 0);
834
835         for (dbuf_cached_state_t dcs = 0; dcs < DB_CACHE_MAX; dcs++) {
836                 dbuf_caches[dcs].cache =
837                     multilist_create(sizeof (dmu_buf_impl_t),
838                     offsetof(dmu_buf_impl_t, db_cache_link),
839                     dbuf_cache_multilist_index_func);
840                 zfs_refcount_create(&dbuf_caches[dcs].size);
841         }
842
843         dbuf_evict_thread_exit = B_FALSE;
844         mutex_init(&dbuf_evict_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
845         cv_init(&dbuf_evict_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
846         dbuf_cache_evict_thread = thread_create(NULL, 0, dbuf_evict_thread,
847             NULL, 0, &p0, TS_RUN, minclsyspri);
848
849         dbuf_ksp = kstat_create("zfs", 0, "dbufstats", "misc",
850             KSTAT_TYPE_NAMED, sizeof (dbuf_stats) / sizeof (kstat_named_t),
851             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
852         if (dbuf_ksp != NULL) {
853                 for (i = 0; i < DN_MAX_LEVELS; i++) {
854                         snprintf(dbuf_stats.cache_levels[i].name,
855                             KSTAT_STRLEN, "cache_level_%d", i);
856                         dbuf_stats.cache_levels[i].data_type =
857                             KSTAT_DATA_UINT64;
858                         snprintf(dbuf_stats.cache_levels_bytes[i].name,
859                             KSTAT_STRLEN, "cache_level_%d_bytes", i);
860                         dbuf_stats.cache_levels_bytes[i].data_type =
861                             KSTAT_DATA_UINT64;
862                 }
863                 dbuf_ksp->ks_data = &dbuf_stats;
864                 dbuf_ksp->ks_update = dbuf_kstat_update;
865                 kstat_install(dbuf_ksp);
866         }
867 }
868
869 void
870 dbuf_fini(void)
871 {
872         dbuf_hash_table_t *h = &dbuf_hash_table;
873         int i;
874
875         dbuf_stats_destroy();
876
877         for (i = 0; i < DBUF_MUTEXES; i++)
878                 mutex_destroy(&h->hash_mutexes[i]);
879 #if defined(_KERNEL)
880         /*
881          * Large allocations which do not require contiguous pages
882          * should be using vmem_free() in the linux kernel
883          */
884         vmem_free(h->hash_table, (h->hash_table_mask + 1) * sizeof (void *));
885 #else
886         kmem_free(h->hash_table, (h->hash_table_mask + 1) * sizeof (void *));
887 #endif
888         kmem_cache_destroy(dbuf_kmem_cache);
889         taskq_destroy(dbu_evict_taskq);
890
891         mutex_enter(&dbuf_evict_lock);
892         dbuf_evict_thread_exit = B_TRUE;
893         while (dbuf_evict_thread_exit) {
894                 cv_signal(&dbuf_evict_cv);
895                 cv_wait(&dbuf_evict_cv, &dbuf_evict_lock);
896         }
897         mutex_exit(&dbuf_evict_lock);
898
899         mutex_destroy(&dbuf_evict_lock);
900         cv_destroy(&dbuf_evict_cv);
901
902         for (dbuf_cached_state_t dcs = 0; dcs < DB_CACHE_MAX; dcs++) {
903                 zfs_refcount_destroy(&dbuf_caches[dcs].size);
904                 multilist_destroy(dbuf_caches[dcs].cache);
905         }
906
907         if (dbuf_ksp != NULL) {
908                 kstat_delete(dbuf_ksp);
909                 dbuf_ksp = NULL;
910         }
911 }
912
913 /*
914  * Other stuff.
915  */
916
917 #ifdef ZFS_DEBUG
918 static void
919 dbuf_verify(dmu_buf_impl_t *db)
920 {
921         dnode_t *dn;
922         dbuf_dirty_record_t *dr;
923         uint32_t txg_prev;
924
925         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
926
927         if (!(zfs_flags & ZFS_DEBUG_DBUF_VERIFY))
928                 return;
929
930         ASSERT(db->db_objset != NULL);
931         DB_DNODE_ENTER(db);
932         dn = DB_DNODE(db);
933         if (dn == NULL) {
934                 ASSERT(db->db_parent == NULL);
935                 ASSERT(db->db_blkptr == NULL);
936         } else {
937                 ASSERT3U(db->db.db_object, ==, dn->dn_object);
938                 ASSERT3P(db->db_objset, ==, dn->dn_objset);
939                 ASSERT3U(db->db_level, <, dn->dn_nlevels);
940                 ASSERT(db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID ||
941                     db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID ||
942                     !avl_is_empty(&dn->dn_dbufs));
943         }
944         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
945                 ASSERT(dn != NULL);
946                 ASSERT3U(db->db.db_size, >=, dn->dn_bonuslen);
947                 ASSERT3U(db->db.db_offset, ==, DMU_BONUS_BLKID);
948         } else if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
949                 ASSERT(dn != NULL);
950                 ASSERT0(db->db.db_offset);
951         } else {
952                 ASSERT3U(db->db.db_offset, ==, db->db_blkid * db->db.db_size);
953         }
954
955         if ((dr = list_head(&db->db_dirty_records)) != NULL) {
956                 ASSERT(dr->dr_dbuf == db);
957                 txg_prev = dr->dr_txg;
958                 for (dr = list_next(&db->db_dirty_records, dr); dr != NULL;
959                     dr = list_next(&db->db_dirty_records, dr)) {
960                         ASSERT(dr->dr_dbuf == db);
961                         ASSERT(txg_prev > dr->dr_txg);
962                         txg_prev = dr->dr_txg;
963                 }
964         }
965
966         /*
967          * We can't assert that db_size matches dn_datablksz because it
968          * can be momentarily different when another thread is doing
969          * dnode_set_blksz().
970          */
971         if (db->db_level == 0 && db->db.db_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
972                 dr = db->db_data_pending;
973                 /*
974                  * It should only be modified in syncing context, so
975                  * make sure we only have one copy of the data.
976                  */
977                 ASSERT(dr == NULL || dr->dt.dl.dr_data == db->db_buf);
978         }
979
980         /* verify db->db_blkptr */
981         if (db->db_blkptr) {
982                 if (db->db_parent == dn->dn_dbuf) {
983                         /* db is pointed to by the dnode */
984                         /* ASSERT3U(db->db_blkid, <, dn->dn_nblkptr); */
985                         if (DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(db->db.db_object))
986                                 ASSERT(db->db_parent == NULL);
987                         else
988                                 ASSERT(db->db_parent != NULL);
989                         if (db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID)
990                                 ASSERT3P(db->db_blkptr, ==,
991                                     &dn->dn_phys->dn_blkptr[db->db_blkid]);
992                 } else {
993                         /* db is pointed to by an indirect block */
994                         int epb __maybe_unused = db->db_parent->db.db_size >>
995                             SPA_BLKPTRSHIFT;
996                         ASSERT3U(db->db_parent->db_level, ==, db->db_level+1);
997                         ASSERT3U(db->db_parent->db.db_object, ==,
998                             db->db.db_object);
999                         /*
1000                          * dnode_grow_indblksz() can make this fail if we don't
1001                          * have the parent's rwlock.  XXX indblksz no longer
1002                          * grows.  safe to do this now?
1003                          */
1004                         if (RW_LOCK_HELD(&db->db_parent->db_rwlock)) {
1005                                 ASSERT3P(db->db_blkptr, ==,
1006                                     ((blkptr_t *)db->db_parent->db.db_data +
1007                                     db->db_blkid % epb));
1008                         }
1009                 }
1010         }
1011         if ((db->db_blkptr == NULL || BP_IS_HOLE(db->db_blkptr)) &&
1012             (db->db_buf == NULL || db->db_buf->b_data) &&
1013             db->db.db_data && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1014             db->db_state != DB_FILL && !dn->dn_free_txg) {
1015                 /*
1016                  * If the blkptr isn't set but they have nonzero data,
1017                  * it had better be dirty, otherwise we'll lose that
1018                  * data when we evict this buffer.
1019                  *
1020                  * There is an exception to this rule for indirect blocks; in
1021                  * this case, if the indirect block is a hole, we fill in a few
1022                  * fields on each of the child blocks (importantly, birth time)
1023                  * to prevent hole birth times from being lost when you
1024                  * partially fill in a hole.
1025                  */
1026                 if (db->db_dirtycnt == 0) {
1027                         if (db->db_level == 0) {
1028                                 uint64_t *buf = db->db.db_data;
1029                                 int i;
1030
1031                                 for (i = 0; i < db->db.db_size >> 3; i++) {
1032                                         ASSERT(buf[i] == 0);
1033                                 }
1034                         } else {
1035                                 blkptr_t *bps = db->db.db_data;
1036                                 ASSERT3U(1 << DB_DNODE(db)->dn_indblkshift, ==,
1037                                     db->db.db_size);
1038                                 /*
1039                                  * We want to verify that all the blkptrs in the
1040                                  * indirect block are holes, but we may have
1041                                  * automatically set up a few fields for them.
1042                                  * We iterate through each blkptr and verify
1043                                  * they only have those fields set.
1044                                  */
1045                                 for (int i = 0;
1046                                     i < db->db.db_size / sizeof (blkptr_t);
1047                                     i++) {
1048                                         blkptr_t *bp = &bps[i];
1049                                         ASSERT(ZIO_CHECKSUM_IS_ZERO(
1050                                             &bp->blk_cksum));
1051                                         ASSERT(
1052                                             DVA_IS_EMPTY(&bp->blk_dva[0]) &&
1053                                             DVA_IS_EMPTY(&bp->blk_dva[1]) &&
1054                                             DVA_IS_EMPTY(&bp->blk_dva[2]));
1055                                         ASSERT0(bp->blk_fill);
1056                                         ASSERT0(bp->blk_pad[0]);
1057                                         ASSERT0(bp->blk_pad[1]);
1058                                         ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1059                                         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
1060                                         ASSERT0(bp->blk_phys_birth);
1061                                 }
1062                         }
1063                 }
1064         }
1065         DB_DNODE_EXIT(db);
1066 }
1067 #endif
1068
1069 static void
1070 dbuf_clear_data(dmu_buf_impl_t *db)
1071 {
1072         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1073         dbuf_evict_user(db);
1074         ASSERT3P(db->db_buf, ==, NULL);
1075         db->db.db_data = NULL;
1076         if (db->db_state != DB_NOFILL) {
1077                 db->db_state = DB_UNCACHED;
1078                 DTRACE_SET_STATE(db, "clear data");
1079         }
1080 }
1081
1082 static void
1083 dbuf_set_data(dmu_buf_impl_t *db, arc_buf_t *buf)
1084 {
1085         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1086         ASSERT(buf != NULL);
1087
1088         db->db_buf = buf;
1089         ASSERT(buf->b_data != NULL);
1090         db->db.db_data = buf->b_data;
1091 }
1092
1093 static arc_buf_t *
1094 dbuf_alloc_arcbuf_from_arcbuf(dmu_buf_impl_t *db, arc_buf_t *data)
1095 {
1096         objset_t *os = db->db_objset;
1097         spa_t *spa = os->os_spa;
1098         arc_buf_contents_t type = DBUF_GET_BUFC_TYPE(db);
1099         enum zio_compress compress_type;
1100         uint8_t complevel;
1101         int psize, lsize;
1102
1103         psize = arc_buf_size(data);
1104         lsize = arc_buf_lsize(data);
1105         compress_type = arc_get_compression(data);
1106         complevel = arc_get_complevel(data);
1107
1108         if (arc_is_encrypted(data)) {
1109                 boolean_t byteorder;
1110                 uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
1111                 uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
1112                 uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
1113                 dnode_t *dn = DB_DNODE(db);
1114
1115                 arc_get_raw_params(data, &byteorder, salt, iv, mac);
1116                 data = arc_alloc_raw_buf(spa, db, dmu_objset_id(os),
1117                     byteorder, salt, iv, mac, dn->dn_type, psize, lsize,
1118                     compress_type, complevel);
1119         } else if (compress_type != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1120                 ASSERT3U(type, ==, ARC_BUFC_DATA);
1121                 data = arc_alloc_compressed_buf(spa, db,
1122                     psize, lsize, compress_type, complevel);
1123         } else {
1124                 data = arc_alloc_buf(spa, db, type, psize);
1125         }
1126         return (data);
1127 }
1128
1129 static arc_buf_t *
1130 dbuf_alloc_arcbuf(dmu_buf_impl_t *db)
1131 {
1132         spa_t *spa = db->db_objset->os_spa;
1133
1134         return (arc_alloc_buf(spa, db, DBUF_GET_BUFC_TYPE(db), db->db.db_size));
1135 }
1136
1137 /*
1138  * Loan out an arc_buf for read.  Return the loaned arc_buf.
1139  */
1140 arc_buf_t *
1141 dbuf_loan_arcbuf(dmu_buf_impl_t *db)
1142 {
1143         arc_buf_t *abuf;
1144
1145         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1146         mutex_enter(&db->db_mtx);
1147         if (arc_released(db->db_buf) || zfs_refcount_count(&db->db_holds) > 1) {
1148                 int blksz = db->db.db_size;
1149                 spa_t *spa = db->db_objset->os_spa;
1150
1151                 mutex_exit(&db->db_mtx);
1152                 abuf = arc_loan_buf(spa, B_FALSE, blksz);
1153                 bcopy(db->db.db_data, abuf->b_data, blksz);
1154         } else {
1155                 abuf = db->db_buf;
1156                 arc_loan_inuse_buf(abuf, db);
1157                 db->db_buf = NULL;
1158                 dbuf_clear_data(db);
1159                 mutex_exit(&db->db_mtx);
1160         }
1161         return (abuf);
1162 }
1163
1164 /*
1165  * Calculate which level n block references the data at the level 0 offset
1166  * provided.
1167  */
1168 uint64_t
1169 dbuf_whichblock(const dnode_t *dn, const int64_t level, const uint64_t offset)
1170 {
1171         if (dn->dn_datablkshift != 0 && dn->dn_indblkshift != 0) {
1172                 /*
1173                  * The level n blkid is equal to the level 0 blkid divided by
1174                  * the number of level 0s in a level n block.
1175                  *
1176                  * The level 0 blkid is offset >> datablkshift =
1177                  * offset / 2^datablkshift.
1178                  *
1179                  * The number of level 0s in a level n is the number of block
1180                  * pointers in an indirect block, raised to the power of level.
1181                  * This is 2^(indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT)^level =
1182                  * 2^(level*(indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT)).
1183                  *
1184                  * Thus, the level n blkid is: offset /
1185                  * ((2^datablkshift)*(2^(level*(indblkshift-SPA_BLKPTRSHIFT))))
1186                  * = offset / 2^(datablkshift + level *
1187                  *   (indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT))
1188                  * = offset >> (datablkshift + level *
1189                  *   (indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT))
1190                  */
1191
1192                 const unsigned exp = dn->dn_datablkshift +
1193                     level * (dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT);
1194
1195                 if (exp >= 8 * sizeof (offset)) {
1196                         /* This only happens on the highest indirection level */
1197                         ASSERT3U(level, ==, dn->dn_nlevels - 1);
1198                         return (0);
1199                 }
1200
1201                 ASSERT3U(exp, <, 8 * sizeof (offset));
1202
1203                 return (offset >> exp);
1204         } else {
1205                 ASSERT3U(offset, <, dn->dn_datablksz);
1206                 return (0);
1207         }
1208 }
1209
1210 /*
1211  * This function is used to lock the parent of the provided dbuf. This should be
1212  * used when modifying or reading db_blkptr.
1213  */
1214 db_lock_type_t
1215 dmu_buf_lock_parent(dmu_buf_impl_t *db, krw_t rw, void *tag)
1216 {
1217         enum db_lock_type ret = DLT_NONE;
1218         if (db->db_parent != NULL) {
1219                 rw_enter(&db->db_parent->db_rwlock, rw);
1220                 ret = DLT_PARENT;
1221         } else if (dmu_objset_ds(db->db_objset) != NULL) {
1222                 rrw_enter(&dmu_objset_ds(db->db_objset)->ds_bp_rwlock, rw,
1223                     tag);
1224                 ret = DLT_OBJSET;
1225         }
1226         /*
1227          * We only return a DLT_NONE lock when it's the top-most indirect block
1228          * of the meta-dnode of the MOS.
1229          */
1230         return (ret);
1231 }
1232
1233 /*
1234  * We need to pass the lock type in because it's possible that the block will
1235  * move from being the topmost indirect block in a dnode (and thus, have no
1236  * parent) to not the top-most via an indirection increase. This would cause a
1237  * panic if we didn't pass the lock type in.
1238  */
1239 void
1240 dmu_buf_unlock_parent(dmu_buf_impl_t *db, db_lock_type_t type, void *tag)
1241 {
1242         if (type == DLT_PARENT)
1243                 rw_exit(&db->db_parent->db_rwlock);
1244         else if (type == DLT_OBJSET)
1245                 rrw_exit(&dmu_objset_ds(db->db_objset)->ds_bp_rwlock, tag);
1246 }
1247
1248 static void
1249 dbuf_read_done(zio_t *zio, const zbookmark_phys_t *zb, const blkptr_t *bp,
1250     arc_buf_t *buf, void *vdb)
1251 {
1252         dmu_buf_impl_t *db = vdb;
1253
1254         mutex_enter(&db->db_mtx);
1255         ASSERT3U(db->db_state, ==, DB_READ);
1256         /*
1257          * All reads are synchronous, so we must have a hold on the dbuf
1258          */
1259         ASSERT(zfs_refcount_count(&db->db_holds) > 0);
1260         ASSERT(db->db_buf == NULL);
1261         ASSERT(db->db.db_data == NULL);
1262         if (buf == NULL) {
1263                 /* i/o error */
1264                 ASSERT(zio == NULL || zio->io_error != 0);
1265                 ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1266                 ASSERT3P(db->db_buf, ==, NULL);
1267                 db->db_state = DB_UNCACHED;
1268                 DTRACE_SET_STATE(db, "i/o error");
1269         } else if (db->db_level == 0 && db->db_freed_in_flight) {
1270                 /* freed in flight */
1271                 ASSERT(zio == NULL || zio->io_error == 0);
1272                 arc_release(buf, db);
1273                 bzero(buf->b_data, db->db.db_size);
1274                 arc_buf_freeze(buf);
1275                 db->db_freed_in_flight = FALSE;
1276                 dbuf_set_data(db, buf);
1277                 db->db_state = DB_CACHED;
1278                 DTRACE_SET_STATE(db, "freed in flight");
1279         } else {
1280                 /* success */
1281                 ASSERT(zio == NULL || zio->io_error == 0);
1282                 dbuf_set_data(db, buf);
1283                 db->db_state = DB_CACHED;
1284                 DTRACE_SET_STATE(db, "successful read");
1285         }
1286         cv_broadcast(&db->db_changed);
1287         dbuf_rele_and_unlock(db, NULL, B_FALSE);
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Shortcut for performing reads on bonus dbufs.  Returns
1292  * an error if we fail to verify the dnode associated with
1293  * a decrypted block. Otherwise success.
1294  */
1295 static int
1296 dbuf_read_bonus(dmu_buf_impl_t *db, dnode_t *dn, uint32_t flags)
1297 {
1298         int bonuslen, max_bonuslen, err;
1299
1300         err = dbuf_read_verify_dnode_crypt(db, flags);
1301         if (err)
1302                 return (err);
1303
1304         bonuslen = MIN(dn->dn_bonuslen, dn->dn_phys->dn_bonuslen);
1305         max_bonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots);
1306         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1307         ASSERT(DB_DNODE_HELD(db));
1308         ASSERT3U(bonuslen, <=, db->db.db_size);
1309         db->db.db_data = kmem_alloc(max_bonuslen, KM_SLEEP);
1310         arc_space_consume(max_bonuslen, ARC_SPACE_BONUS);
1311         if (bonuslen < max_bonuslen)
1312                 bzero(db->db.db_data, max_bonuslen);
1313         if (bonuslen)
1314                 bcopy(DN_BONUS(dn->dn_phys), db->db.db_data, bonuslen);
1315         db->db_state = DB_CACHED;
1316         DTRACE_SET_STATE(db, "bonus buffer filled");
1317         return (0);
1318 }
1319
1320 static void
1321 dbuf_handle_indirect_hole(dmu_buf_impl_t *db, dnode_t *dn)
1322 {
1323         blkptr_t *bps = db->db.db_data;
1324         uint32_t indbs = 1ULL << dn->dn_indblkshift;
1325         int n_bps = indbs >> SPA_BLKPTRSHIFT;
1326
1327         for (int i = 0; i < n_bps; i++) {
1328                 blkptr_t *bp = &bps[i];
1329
1330                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(db->db_blkptr), ==, indbs);
1331                 BP_SET_LSIZE(bp, BP_GET_LEVEL(db->db_blkptr) == 1 ?
1332                     dn->dn_datablksz : BP_GET_LSIZE(db->db_blkptr));
1333                 BP_SET_TYPE(bp, BP_GET_TYPE(db->db_blkptr));
1334                 BP_SET_LEVEL(bp, BP_GET_LEVEL(db->db_blkptr) - 1);
1335                 BP_SET_BIRTH(bp, db->db_blkptr->blk_birth, 0);
1336         }
1337 }
1338
1339 /*
1340  * Handle reads on dbufs that are holes, if necessary.  This function
1341  * requires that the dbuf's mutex is held. Returns success (0) if action
1342  * was taken, ENOENT if no action was taken.
1343  */
1344 static int
1345 dbuf_read_hole(dmu_buf_impl_t *db, dnode_t *dn, uint32_t flags)
1346 {
1347         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1348
1349         int is_hole = db->db_blkptr == NULL || BP_IS_HOLE(db->db_blkptr);
1350         /*
1351          * For level 0 blocks only, if the above check fails:
1352          * Recheck BP_IS_HOLE() after dnode_block_freed() in case dnode_sync()
1353          * processes the delete record and clears the bp while we are waiting
1354          * for the dn_mtx (resulting in a "no" from block_freed).
1355          */
1356         if (!is_hole && db->db_level == 0) {
1357                 is_hole = dnode_block_freed(dn, db->db_blkid) ||
1358                     BP_IS_HOLE(db->db_blkptr);
1359         }
1360
1361         if (is_hole) {
1362                 dbuf_set_data(db, dbuf_alloc_arcbuf(db));
1363                 bzero(db->db.db_data, db->db.db_size);
1364
1365                 if (db->db_blkptr != NULL && db->db_level > 0 &&
1366                     BP_IS_HOLE(db->db_blkptr) &&
1367                     db->db_blkptr->blk_birth != 0) {
1368                         dbuf_handle_indirect_hole(db, dn);
1369                 }
1370                 db->db_state = DB_CACHED;
1371                 DTRACE_SET_STATE(db, "hole read satisfied");
1372                 return (0);
1373         }
1374         return (ENOENT);
1375 }
1376
1377 /*
1378  * This function ensures that, when doing a decrypting read of a block,
1379  * we make sure we have decrypted the dnode associated with it. We must do
1380  * this so that we ensure we are fully authenticating the checksum-of-MACs
1381  * tree from the root of the objset down to this block. Indirect blocks are
1382  * always verified against their secure checksum-of-MACs assuming that the
1383  * dnode containing them is correct. Now that we are doing a decrypting read,
1384  * we can be sure that the key is loaded and verify that assumption. This is
1385  * especially important considering that we always read encrypted dnode
1386  * blocks as raw data (without verifying their MACs) to start, and
1387  * decrypt / authenticate them when we need to read an encrypted bonus buffer.
1388  */
1389 static int
1390 dbuf_read_verify_dnode_crypt(dmu_buf_impl_t *db, uint32_t flags)
1391 {
1392         int err = 0;
1393         objset_t *os = db->db_objset;
1394         arc_buf_t *dnode_abuf;
1395         dnode_t *dn;
1396         zbookmark_phys_t zb;
1397
1398         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1399
1400         if (!os->os_encrypted || os->os_raw_receive ||
1401             (flags & DB_RF_NO_DECRYPT) != 0)
1402                 return (0);
1403
1404         DB_DNODE_ENTER(db);
1405         dn = DB_DNODE(db);
1406         dnode_abuf = (dn->dn_dbuf != NULL) ? dn->dn_dbuf->db_buf : NULL;
1407
1408         if (dnode_abuf == NULL || !arc_is_encrypted(dnode_abuf)) {
1409                 DB_DNODE_EXIT(db);
1410                 return (0);
1411         }
1412
1413         SET_BOOKMARK(&zb, dmu_objset_id(os),
1414             DMU_META_DNODE_OBJECT, 0, dn->dn_dbuf->db_blkid);
1415         err = arc_untransform(dnode_abuf, os->os_spa, &zb, B_TRUE);
1416
1417         /*
1418          * An error code of EACCES tells us that the key is still not
1419          * available. This is ok if we are only reading authenticated
1420          * (and therefore non-encrypted) blocks.
1421          */
1422         if (err == EACCES && ((db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1423             !DMU_OT_IS_ENCRYPTED(dn->dn_type)) ||
1424             (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID &&
1425             !DMU_OT_IS_ENCRYPTED(dn->dn_bonustype))))
1426                 err = 0;
1427
1428         DB_DNODE_EXIT(db);
1429
1430         return (err);
1431 }
1432
1433 /*
1434  * Drops db_mtx and the parent lock specified by dblt and tag before
1435  * returning.
1436  */
1437 static int
1438 dbuf_read_impl(dmu_buf_impl_t *db, zio_t *zio, uint32_t flags,
1439     db_lock_type_t dblt, void *tag)
1440 {
1441         dnode_t *dn;
1442         zbookmark_phys_t zb;
1443         uint32_t aflags = ARC_FLAG_NOWAIT;
1444         int err, zio_flags;
1445         boolean_t bonus_read;
1446
1447         err = zio_flags = 0;
1448         bonus_read = B_FALSE;
1449         DB_DNODE_ENTER(db);
1450         dn = DB_DNODE(db);
1451         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
1452         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1453         ASSERT(db->db_state == DB_UNCACHED);
1454         ASSERT(db->db_buf == NULL);
1455         ASSERT(db->db_parent == NULL ||
1456             RW_LOCK_HELD(&db->db_parent->db_rwlock));
1457
1458         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
1459                 err = dbuf_read_bonus(db, dn, flags);
1460                 goto early_unlock;
1461         }
1462
1463         err = dbuf_read_hole(db, dn, flags);
1464         if (err == 0)
1465                 goto early_unlock;
1466
1467         /*
1468          * Any attempt to read a redacted block should result in an error. This
1469          * will never happen under normal conditions, but can be useful for
1470          * debugging purposes.
1471          */
1472         if (BP_IS_REDACTED(db->db_blkptr)) {
1473                 ASSERT(dsl_dataset_feature_is_active(
1474                     db->db_objset->os_dsl_dataset,
1475                     SPA_FEATURE_REDACTED_DATASETS));
1476                 err = SET_ERROR(EIO);
1477                 goto early_unlock;
1478         }
1479
1480         SET_BOOKMARK(&zb, dmu_objset_id(db->db_objset),
1481             db->db.db_object, db->db_level, db->db_blkid);
1482
1483         /*
1484          * All bps of an encrypted os should have the encryption bit set.
1485          * If this is not true it indicates tampering and we report an error.
1486          */
1487         if (db->db_objset->os_encrypted && !BP_USES_CRYPT(db->db_blkptr)) {
1488                 spa_log_error(db->db_objset->os_spa, &zb);
1489                 zfs_panic_recover("unencrypted block in encrypted "
1490                     "object set %llu", dmu_objset_id(db->db_objset));
1491                 err = SET_ERROR(EIO);
1492                 goto early_unlock;
1493         }
1494
1495         err = dbuf_read_verify_dnode_crypt(db, flags);
1496         if (err != 0)
1497                 goto early_unlock;
1498
1499         DB_DNODE_EXIT(db);
1500
1501         db->db_state = DB_READ;
1502         DTRACE_SET_STATE(db, "read issued");
1503         mutex_exit(&db->db_mtx);
1504
1505         if (DBUF_IS_L2CACHEABLE(db))
1506                 aflags |= ARC_FLAG_L2CACHE;
1507
1508         dbuf_add_ref(db, NULL);
1509
1510         zio_flags = (flags & DB_RF_CANFAIL) ?
1511             ZIO_FLAG_CANFAIL : ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED;
1512
1513         if ((flags & DB_RF_NO_DECRYPT) && BP_IS_PROTECTED(db->db_blkptr))
1514                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
1515         /*
1516          * The zio layer will copy the provided blkptr later, but we need to
1517          * do this now so that we can release the parent's rwlock. We have to
1518          * do that now so that if dbuf_read_done is called synchronously (on
1519          * an l1 cache hit) we don't acquire the db_mtx while holding the
1520          * parent's rwlock, which would be a lock ordering violation.
1521          */
1522         blkptr_t bp = *db->db_blkptr;
1523         dmu_buf_unlock_parent(db, dblt, tag);
1524         (void) arc_read(zio, db->db_objset->os_spa, &bp,
1525             dbuf_read_done, db, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ, zio_flags,
1526             &aflags, &zb);
1527         return (err);
1528 early_unlock:
1529         DB_DNODE_EXIT(db);
1530         mutex_exit(&db->db_mtx);
1531         dmu_buf_unlock_parent(db, dblt, tag);
1532         return (err);
1533 }
1534
1535 /*
1536  * This is our just-in-time copy function.  It makes a copy of buffers that
1537  * have been modified in a previous transaction group before we access them in
1538  * the current active group.
1539  *
1540  * This function is used in three places: when we are dirtying a buffer for the
1541  * first time in a txg, when we are freeing a range in a dnode that includes
1542  * this buffer, and when we are accessing a buffer which was received compressed
1543  * and later referenced in a WRITE_BYREF record.
1544  *
1545  * Note that when we are called from dbuf_free_range() we do not put a hold on
1546  * the buffer, we just traverse the active dbuf list for the dnode.
1547  */
1548 static void
1549 dbuf_fix_old_data(dmu_buf_impl_t *db, uint64_t txg)
1550 {
1551         dbuf_dirty_record_t *dr = list_head(&db->db_dirty_records);
1552
1553         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1554         ASSERT(db->db.db_data != NULL);
1555         ASSERT(db->db_level == 0);
1556         ASSERT(db->db.db_object != DMU_META_DNODE_OBJECT);
1557
1558         if (dr == NULL ||
1559             (dr->dt.dl.dr_data !=
1560             ((db->db_blkid  == DMU_BONUS_BLKID) ? db->db.db_data : db->db_buf)))
1561                 return;
1562
1563         /*
1564          * If the last dirty record for this dbuf has not yet synced
1565          * and its referencing the dbuf data, either:
1566          *      reset the reference to point to a new copy,
1567          * or (if there a no active holders)
1568          *      just null out the current db_data pointer.
1569          */
1570         ASSERT3U(dr->dr_txg, >=, txg - 2);
1571         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
1572                 dnode_t *dn = DB_DNODE(db);
1573                 int bonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots);
1574                 dr->dt.dl.dr_data = kmem_alloc(bonuslen, KM_SLEEP);
1575                 arc_space_consume(bonuslen, ARC_SPACE_BONUS);
1576                 bcopy(db->db.db_data, dr->dt.dl.dr_data, bonuslen);
1577         } else if (zfs_refcount_count(&db->db_holds) > db->db_dirtycnt) {
1578                 arc_buf_t *buf = dbuf_alloc_arcbuf_from_arcbuf(db, db->db_buf);
1579                 dr->dt.dl.dr_data = buf;
1580                 bcopy(db->db.db_data, buf->b_data, arc_buf_size(buf));
1581         } else {
1582                 db->db_buf = NULL;
1583                 dbuf_clear_data(db);
1584         }
1585 }
1586
1587 int
1588 dbuf_read(dmu_buf_impl_t *db, zio_t *zio, uint32_t flags)
1589 {
1590         int err = 0;
1591         boolean_t prefetch;
1592         dnode_t *dn;
1593
1594         /*
1595          * We don't have to hold the mutex to check db_state because it
1596          * can't be freed while we have a hold on the buffer.
1597          */
1598         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
1599
1600         if (db->db_state == DB_NOFILL)
1601                 return (SET_ERROR(EIO));
1602
1603         DB_DNODE_ENTER(db);
1604         dn = DB_DNODE(db);
1605
1606         prefetch = db->db_level == 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
1607             (flags & DB_RF_NOPREFETCH) == 0 && dn != NULL &&
1608             DBUF_IS_CACHEABLE(db);
1609
1610         mutex_enter(&db->db_mtx);
1611         if (db->db_state == DB_CACHED) {
1612                 spa_t *spa = dn->dn_objset->os_spa;
1613
1614                 /*
1615                  * Ensure that this block's dnode has been decrypted if
1616                  * the caller has requested decrypted data.
1617                  */
1618                 err = dbuf_read_verify_dnode_crypt(db, flags);
1619
1620                 /*
1621                  * If the arc buf is compressed or encrypted and the caller
1622                  * requested uncompressed data, we need to untransform it
1623                  * before returning. We also call arc_untransform() on any
1624                  * unauthenticated blocks, which will verify their MAC if
1625                  * the key is now available.
1626                  */
1627                 if (err == 0 && db->db_buf != NULL &&
1628                     (flags & DB_RF_NO_DECRYPT) == 0 &&
1629                     (arc_is_encrypted(db->db_buf) ||
1630                     arc_is_unauthenticated(db->db_buf) ||
1631                     arc_get_compression(db->db_buf) != ZIO_COMPRESS_OFF)) {
1632                         zbookmark_phys_t zb;
1633
1634                         SET_BOOKMARK(&zb, dmu_objset_id(db->db_objset),
1635                             db->db.db_object, db->db_level, db->db_blkid);
1636                         dbuf_fix_old_data(db, spa_syncing_txg(spa));
1637                         err = arc_untransform(db->db_buf, spa, &zb, B_FALSE);
1638                         dbuf_set_data(db, db->db_buf);
1639                 }
1640                 mutex_exit(&db->db_mtx);
1641                 if (err == 0 && prefetch) {
1642                         dmu_zfetch(&dn->dn_zfetch, db->db_blkid, 1, B_TRUE,
1643                             flags & DB_RF_HAVESTRUCT);
1644                 }
1645                 DB_DNODE_EXIT(db);
1646                 DBUF_STAT_BUMP(hash_hits);
1647         } else if (db->db_state == DB_UNCACHED) {
1648                 spa_t *spa = dn->dn_objset->os_spa;
1649                 boolean_t need_wait = B_FALSE;
1650
1651                 db_lock_type_t dblt = dmu_buf_lock_parent(db, RW_READER, FTAG);
1652
1653                 if (zio == NULL &&
1654                     db->db_blkptr != NULL && !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr)) {
1655                         zio = zio_root(spa, NULL, NULL, ZIO_FLAG_CANFAIL);
1656                         need_wait = B_TRUE;
1657                 }
1658                 err = dbuf_read_impl(db, zio, flags, dblt, FTAG);
1659                 /*
1660                  * dbuf_read_impl has dropped db_mtx and our parent's rwlock
1661                  * for us
1662                  */
1663                 if (!err && prefetch) {
1664                         dmu_zfetch(&dn->dn_zfetch, db->db_blkid, 1, B_TRUE,
1665                             flags & DB_RF_HAVESTRUCT);
1666                 }
1667
1668                 DB_DNODE_EXIT(db);
1669                 DBUF_STAT_BUMP(hash_misses);
1670
1671                 /*
1672                  * If we created a zio_root we must execute it to avoid
1673                  * leaking it, even if it isn't attached to any work due
1674                  * to an error in dbuf_read_impl().
1675                  */
1676                 if (need_wait) {
1677                         if (err == 0)
1678                                 err = zio_wait(zio);
1679                         else
1680                                 VERIFY0(zio_wait(zio));
1681                 }
1682         } else {
1683                 /*
1684                  * Another reader came in while the dbuf was in flight
1685                  * between UNCACHED and CACHED.  Either a writer will finish
1686                  * writing the buffer (sending the dbuf to CACHED) or the
1687                  * first reader's request will reach the read_done callback
1688                  * and send the dbuf to CACHED.  Otherwise, a failure
1689                  * occurred and the dbuf went to UNCACHED.
1690                  */
1691                 mutex_exit(&db->db_mtx);
1692                 if (prefetch) {
1693                         dmu_zfetch(&dn->dn_zfetch, db->db_blkid, 1, B_TRUE,
1694                             flags & DB_RF_HAVESTRUCT);
1695                 }
1696                 DB_DNODE_EXIT(db);
1697                 DBUF_STAT_BUMP(hash_misses);
1698
1699                 /* Skip the wait per the caller's request. */
1700                 if ((flags & DB_RF_NEVERWAIT) == 0) {
1701                         mutex_enter(&db->db_mtx);
1702                         while (db->db_state == DB_READ ||
1703                             db->db_state == DB_FILL) {
1704                                 ASSERT(db->db_state == DB_READ ||
1705                                     (flags & DB_RF_HAVESTRUCT) == 0);
1706                                 DTRACE_PROBE2(blocked__read, dmu_buf_impl_t *,
1707                                     db, zio_t *, zio);
1708                                 cv_wait(&db->db_changed, &db->db_mtx);
1709                         }
1710                         if (db->db_state == DB_UNCACHED)
1711                                 err = SET_ERROR(EIO);
1712                         mutex_exit(&db->db_mtx);
1713                 }
1714         }
1715
1716         return (err);
1717 }
1718
1719 static void
1720 dbuf_noread(dmu_buf_impl_t *db)
1721 {
1722         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
1723         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1724         mutex_enter(&db->db_mtx);
1725         while (db->db_state == DB_READ || db->db_state == DB_FILL)
1726                 cv_wait(&db->db_changed, &db->db_mtx);
1727         if (db->db_state == DB_UNCACHED) {
1728                 ASSERT(db->db_buf == NULL);
1729                 ASSERT(db->db.db_data == NULL);
1730                 dbuf_set_data(db, dbuf_alloc_arcbuf(db));
1731                 db->db_state = DB_FILL;
1732                 DTRACE_SET_STATE(db, "assigning filled buffer");
1733         } else if (db->db_state == DB_NOFILL) {
1734                 dbuf_clear_data(db);
1735         } else {
1736                 ASSERT3U(db->db_state, ==, DB_CACHED);
1737         }
1738         mutex_exit(&db->db_mtx);
1739 }
1740
1741 void
1742 dbuf_unoverride(dbuf_dirty_record_t *dr)
1743 {
1744         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
1745         blkptr_t *bp = &dr->dt.dl.dr_overridden_by;
1746         uint64_t txg = dr->dr_txg;
1747
1748         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1749         /*
1750          * This assert is valid because dmu_sync() expects to be called by
1751          * a zilog's get_data while holding a range lock.  This call only
1752          * comes from dbuf_dirty() callers who must also hold a range lock.
1753          */
1754         ASSERT(dr->dt.dl.dr_override_state != DR_IN_DMU_SYNC);
1755         ASSERT(db->db_level == 0);
1756
1757         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID ||
1758             dr->dt.dl.dr_override_state == DR_NOT_OVERRIDDEN)
1759                 return;
1760
1761         ASSERT(db->db_data_pending != dr);
1762
1763         /* free this block */
1764         if (!BP_IS_HOLE(bp) && !dr->dt.dl.dr_nopwrite)
1765                 zio_free(db->db_objset->os_spa, txg, bp);
1766
1767         dr->dt.dl.dr_override_state = DR_NOT_OVERRIDDEN;
1768         dr->dt.dl.dr_nopwrite = B_FALSE;
1769         dr->dt.dl.dr_has_raw_params = B_FALSE;
1770
1771         /*
1772          * Release the already-written buffer, so we leave it in
1773          * a consistent dirty state.  Note that all callers are
1774          * modifying the buffer, so they will immediately do
1775          * another (redundant) arc_release().  Therefore, leave
1776          * the buf thawed to save the effort of freezing &
1777          * immediately re-thawing it.
1778          */
1779         arc_release(dr->dt.dl.dr_data, db);
1780 }
1781
1782 /*
1783  * Evict (if its unreferenced) or clear (if its referenced) any level-0
1784  * data blocks in the free range, so that any future readers will find
1785  * empty blocks.
1786  */
1787 void
1788 dbuf_free_range(dnode_t *dn, uint64_t start_blkid, uint64_t end_blkid,
1789     dmu_tx_t *tx)
1790 {
1791         dmu_buf_impl_t *db_search;
1792         dmu_buf_impl_t *db, *db_next;
1793         uint64_t txg = tx->tx_txg;
1794         avl_index_t where;
1795         dbuf_dirty_record_t *dr;
1796
1797         if (end_blkid > dn->dn_maxblkid &&
1798             !(start_blkid == DMU_SPILL_BLKID || end_blkid == DMU_SPILL_BLKID))
1799                 end_blkid = dn->dn_maxblkid;
1800         dprintf_dnode(dn, "start=%llu end=%llu\n", start_blkid, end_blkid);
1801
1802         db_search = kmem_alloc(sizeof (dmu_buf_impl_t), KM_SLEEP);
1803         db_search->db_level = 0;
1804         db_search->db_blkid = start_blkid;
1805         db_search->db_state = DB_SEARCH;
1806
1807         mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
1808         db = avl_find(&dn->dn_dbufs, db_search, &where);
1809         ASSERT3P(db, ==, NULL);
1810
1811         db = avl_nearest(&dn->dn_dbufs, where, AVL_AFTER);
1812
1813         for (; db != NULL; db = db_next) {
1814                 db_next = AVL_NEXT(&dn->dn_dbufs, db);
1815                 ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1816
1817                 if (db->db_level != 0 || db->db_blkid > end_blkid) {
1818                         break;
1819                 }
1820                 ASSERT3U(db->db_blkid, >=, start_blkid);
1821
1822                 /* found a level 0 buffer in the range */
1823                 mutex_enter(&db->db_mtx);
1824                 if (dbuf_undirty(db, tx)) {
1825                         /* mutex has been dropped and dbuf destroyed */
1826                         continue;
1827                 }
1828
1829                 if (db->db_state == DB_UNCACHED ||
1830                     db->db_state == DB_NOFILL ||
1831                     db->db_state == DB_EVICTING) {
1832                         ASSERT(db->db.db_data == NULL);
1833                         mutex_exit(&db->db_mtx);
1834                         continue;
1835                 }
1836                 if (db->db_state == DB_READ || db->db_state == DB_FILL) {
1837                         /* will be handled in dbuf_read_done or dbuf_rele */
1838                         db->db_freed_in_flight = TRUE;
1839                         mutex_exit(&db->db_mtx);
1840                         continue;
1841                 }
1842                 if (zfs_refcount_count(&db->db_holds) == 0) {
1843                         ASSERT(db->db_buf);
1844                         dbuf_destroy(db);
1845                         continue;
1846                 }
1847                 /* The dbuf is referenced */
1848
1849                 dr = list_head(&db->db_dirty_records);
1850                 if (dr != NULL) {
1851                         if (dr->dr_txg == txg) {
1852                                 /*
1853                                  * This buffer is "in-use", re-adjust the file
1854                                  * size to reflect that this buffer may
1855                                  * contain new data when we sync.
1856                                  */
1857                                 if (db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID &&
1858                                     db->db_blkid > dn->dn_maxblkid)
1859                                         dn->dn_maxblkid = db->db_blkid;
1860                                 dbuf_unoverride(dr);
1861                         } else {
1862                                 /*
1863                                  * This dbuf is not dirty in the open context.
1864                                  * Either uncache it (if its not referenced in
1865                                  * the open context) or reset its contents to
1866                                  * empty.
1867                                  */
1868                                 dbuf_fix_old_data(db, txg);
1869                         }
1870                 }
1871                 /* clear the contents if its cached */
1872                 if (db->db_state == DB_CACHED) {
1873                         ASSERT(db->db.db_data != NULL);
1874                         arc_release(db->db_buf, db);
1875                         rw_enter(&db->db_rwlock, RW_WRITER);
1876                         bzero(db->db.db_data, db->db.db_size);
1877                         rw_exit(&db->db_rwlock);
1878                         arc_buf_freeze(db->db_buf);
1879                 }
1880
1881                 mutex_exit(&db->db_mtx);
1882         }
1883
1884         kmem_free(db_search, sizeof (dmu_buf_impl_t));
1885         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
1886 }
1887
1888 void
1889 dbuf_new_size(dmu_buf_impl_t *db, int size, dmu_tx_t *tx)
1890 {
1891         arc_buf_t *buf, *old_buf;
1892         dbuf_dirty_record_t *dr;
1893         int osize = db->db.db_size;
1894         arc_buf_contents_t type = DBUF_GET_BUFC_TYPE(db);
1895         dnode_t *dn;
1896
1897         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
1898
1899         DB_DNODE_ENTER(db);
1900         dn = DB_DNODE(db);
1901
1902         /*
1903          * XXX we should be doing a dbuf_read, checking the return
1904          * value and returning that up to our callers
1905          */
1906         dmu_buf_will_dirty(&db->db, tx);
1907
1908         /* create the data buffer for the new block */
1909         buf = arc_alloc_buf(dn->dn_objset->os_spa, db, type, size);
1910
1911         /* copy old block data to the new block */
1912         old_buf = db->db_buf;
1913         bcopy(old_buf->b_data, buf->b_data, MIN(osize, size));
1914         /* zero the remainder */
1915         if (size > osize)
1916                 bzero((uint8_t *)buf->b_data + osize, size - osize);
1917
1918         mutex_enter(&db->db_mtx);
1919         dbuf_set_data(db, buf);
1920         arc_buf_destroy(old_buf, db);
1921         db->db.db_size = size;
1922
1923         dr = list_head(&db->db_dirty_records);
1924         /* dirty record added by dmu_buf_will_dirty() */
1925         VERIFY(dr != NULL);
1926         if (db->db_level == 0)
1927                 dr->dt.dl.dr_data = buf;
1928         ASSERT3U(dr->dr_txg, ==, tx->tx_txg);
1929         ASSERT3U(dr->dr_accounted, ==, osize);
1930         dr->dr_accounted = size;
1931         mutex_exit(&db->db_mtx);
1932
1933         dmu_objset_willuse_space(dn->dn_objset, size - osize, tx);
1934         DB_DNODE_EXIT(db);
1935 }
1936
1937 void
1938 dbuf_release_bp(dmu_buf_impl_t *db)
1939 {
1940         objset_t *os __maybe_unused = db->db_objset;
1941
1942         ASSERT(dsl_pool_sync_context(dmu_objset_pool(os)));
1943         ASSERT(arc_released(os->os_phys_buf) ||
1944             list_link_active(&os->os_dsl_dataset->ds_synced_link));
1945         ASSERT(db->db_parent == NULL || arc_released(db->db_parent->db_buf));
1946
1947         (void) arc_release(db->db_buf, db);
1948 }
1949
1950 /*
1951  * We already have a dirty record for this TXG, and we are being
1952  * dirtied again.
1953  */
1954 static void
1955 dbuf_redirty(dbuf_dirty_record_t *dr)
1956 {
1957         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
1958
1959         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
1960
1961         if (db->db_level == 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID) {
1962                 /*
1963                  * If this buffer has already been written out,
1964                  * we now need to reset its state.
1965                  */
1966                 dbuf_unoverride(dr);
1967                 if (db->db.db_object != DMU_META_DNODE_OBJECT &&
1968                     db->db_state != DB_NOFILL) {
1969                         /* Already released on initial dirty, so just thaw. */
1970                         ASSERT(arc_released(db->db_buf));
1971                         arc_buf_thaw(db->db_buf);
1972                 }
1973         }
1974 }
1975
1976 dbuf_dirty_record_t *
1977 dbuf_dirty(dmu_buf_impl_t *db, dmu_tx_t *tx)
1978 {
1979         dnode_t *dn;
1980         objset_t *os;
1981         dbuf_dirty_record_t *dr, *dr_next, *dr_head;
1982         int txgoff = tx->tx_txg & TXG_MASK;
1983         boolean_t drop_struct_rwlock = B_FALSE;
1984
1985         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
1986         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
1987         DMU_TX_DIRTY_BUF(tx, db);
1988
1989         DB_DNODE_ENTER(db);
1990         dn = DB_DNODE(db);
1991         /*
1992          * Shouldn't dirty a regular buffer in syncing context.  Private
1993          * objects may be dirtied in syncing context, but only if they
1994          * were already pre-dirtied in open context.
1995          */
1996 #ifdef ZFS_DEBUG
1997         if (dn->dn_objset->os_dsl_dataset != NULL) {
1998                 rrw_enter(&dn->dn_objset->os_dsl_dataset->ds_bp_rwlock,
1999                     RW_READER, FTAG);
2000         }
2001         ASSERT(!dmu_tx_is_syncing(tx) ||
2002             BP_IS_HOLE(dn->dn_objset->os_rootbp) ||
2003             DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object) ||
2004             dn->dn_objset->os_dsl_dataset == NULL);
2005         if (dn->dn_objset->os_dsl_dataset != NULL)
2006                 rrw_exit(&dn->dn_objset->os_dsl_dataset->ds_bp_rwlock, FTAG);
2007 #endif
2008         /*
2009          * We make this assert for private objects as well, but after we
2010          * check if we're already dirty.  They are allowed to re-dirty
2011          * in syncing context.
2012          */
2013         ASSERT(dn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT ||
2014             dn->dn_dirtyctx == DN_UNDIRTIED || dn->dn_dirtyctx ==
2015             (dmu_tx_is_syncing(tx) ? DN_DIRTY_SYNC : DN_DIRTY_OPEN));
2016
2017         mutex_enter(&db->db_mtx);
2018         /*
2019          * XXX make this true for indirects too?  The problem is that
2020          * transactions created with dmu_tx_create_assigned() from
2021          * syncing context don't bother holding ahead.
2022          */
2023         ASSERT(db->db_level != 0 ||
2024             db->db_state == DB_CACHED || db->db_state == DB_FILL ||
2025             db->db_state == DB_NOFILL);
2026
2027         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2028         dnode_set_dirtyctx(dn, tx, db);
2029         if (tx->tx_txg > dn->dn_dirty_txg)
2030                 dn->dn_dirty_txg = tx->tx_txg;
2031         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2032
2033         if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID)
2034                 dn->dn_have_spill = B_TRUE;
2035
2036         /*
2037          * If this buffer is already dirty, we're done.
2038          */
2039         dr_head = list_head(&db->db_dirty_records);
2040         ASSERT(dr_head == NULL || dr_head->dr_txg <= tx->tx_txg ||
2041             db->db.db_object == DMU_META_DNODE_OBJECT);
2042         dr_next = dbuf_find_dirty_lte(db, tx->tx_txg);
2043         if (dr_next && dr_next->dr_txg == tx->tx_txg) {
2044                 DB_DNODE_EXIT(db);
2045
2046                 dbuf_redirty(dr_next);
2047                 mutex_exit(&db->db_mtx);
2048                 return (dr_next);
2049         }
2050
2051         /*
2052          * Only valid if not already dirty.
2053          */
2054         ASSERT(dn->dn_object == 0 ||
2055             dn->dn_dirtyctx == DN_UNDIRTIED || dn->dn_dirtyctx ==
2056             (dmu_tx_is_syncing(tx) ? DN_DIRTY_SYNC : DN_DIRTY_OPEN));
2057
2058         ASSERT3U(dn->dn_nlevels, >, db->db_level);
2059
2060         /*
2061          * We should only be dirtying in syncing context if it's the
2062          * mos or we're initializing the os or it's a special object.
2063          * However, we are allowed to dirty in syncing context provided
2064          * we already dirtied it in open context.  Hence we must make
2065          * this assertion only if we're not already dirty.
2066          */
2067         os = dn->dn_objset;
2068         VERIFY3U(tx->tx_txg, <=, spa_final_dirty_txg(os->os_spa));
2069 #ifdef ZFS_DEBUG
2070         if (dn->dn_objset->os_dsl_dataset != NULL)
2071                 rrw_enter(&os->os_dsl_dataset->ds_bp_rwlock, RW_READER, FTAG);
2072         ASSERT(!dmu_tx_is_syncing(tx) || DMU_OBJECT_IS_SPECIAL(dn->dn_object) ||
2073             os->os_dsl_dataset == NULL || BP_IS_HOLE(os->os_rootbp));
2074         if (dn->dn_objset->os_dsl_dataset != NULL)
2075                 rrw_exit(&os->os_dsl_dataset->ds_bp_rwlock, FTAG);
2076 #endif
2077         ASSERT(db->db.db_size != 0);
2078
2079         dprintf_dbuf(db, "size=%llx\n", (u_longlong_t)db->db.db_size);
2080
2081         if (db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID) {
2082                 dmu_objset_willuse_space(os, db->db.db_size, tx);
2083         }
2084
2085         /*
2086          * If this buffer is dirty in an old transaction group we need
2087          * to make a copy of it so that the changes we make in this
2088          * transaction group won't leak out when we sync the older txg.
2089          */
2090         dr = kmem_zalloc(sizeof (dbuf_dirty_record_t), KM_SLEEP);
2091         list_link_init(&dr->dr_dirty_node);
2092         list_link_init(&dr->dr_dbuf_node);
2093         if (db->db_level == 0) {
2094                 void *data_old = db->db_buf;
2095
2096                 if (db->db_state != DB_NOFILL) {
2097                         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
2098                                 dbuf_fix_old_data(db, tx->tx_txg);
2099                                 data_old = db->db.db_data;
2100                         } else if (db->db.db_object != DMU_META_DNODE_OBJECT) {
2101                                 /*
2102                                  * Release the data buffer from the cache so
2103                                  * that we can modify it without impacting
2104                                  * possible other users of this cached data
2105                                  * block.  Note that indirect blocks and
2106                                  * private objects are not released until the
2107                                  * syncing state (since they are only modified
2108                                  * then).
2109                                  */
2110                                 arc_release(db->db_buf, db);
2111                                 dbuf_fix_old_data(db, tx->tx_txg);
2112                                 data_old = db->db_buf;
2113                         }
2114                         ASSERT(data_old != NULL);
2115                 }
2116                 dr->dt.dl.dr_data = data_old;
2117         } else {
2118                 mutex_init(&dr->dt.di.dr_mtx, NULL, MUTEX_NOLOCKDEP, NULL);
2119                 list_create(&dr->dt.di.dr_children,
2120                     sizeof (dbuf_dirty_record_t),
2121                     offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dirty_node));
2122         }
2123         if (db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID)
2124                 dr->dr_accounted = db->db.db_size;
2125         dr->dr_dbuf = db;
2126         dr->dr_txg = tx->tx_txg;
2127         list_insert_before(&db->db_dirty_records, dr_next, dr);
2128
2129         /*
2130          * We could have been freed_in_flight between the dbuf_noread
2131          * and dbuf_dirty.  We win, as though the dbuf_noread() had
2132          * happened after the free.
2133          */
2134         if (db->db_level == 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
2135             db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
2136                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2137                 if (dn->dn_free_ranges[txgoff] != NULL) {
2138                         range_tree_clear(dn->dn_free_ranges[txgoff],
2139                             db->db_blkid, 1);
2140                 }
2141                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2142                 db->db_freed_in_flight = FALSE;
2143         }
2144
2145         /*
2146          * This buffer is now part of this txg
2147          */
2148         dbuf_add_ref(db, (void *)(uintptr_t)tx->tx_txg);
2149         db->db_dirtycnt += 1;
2150         ASSERT3U(db->db_dirtycnt, <=, 3);
2151
2152         mutex_exit(&db->db_mtx);
2153
2154         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID ||
2155             db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
2156                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2157                 ASSERT(!list_link_active(&dr->dr_dirty_node));
2158                 list_insert_tail(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
2159                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2160                 dnode_setdirty(dn, tx);
2161                 DB_DNODE_EXIT(db);
2162                 return (dr);
2163         }
2164
2165         if (!RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock)) {
2166                 rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
2167                 drop_struct_rwlock = B_TRUE;
2168         }
2169
2170         /*
2171          * If we are overwriting a dedup BP, then unless it is snapshotted,
2172          * when we get to syncing context we will need to decrement its
2173          * refcount in the DDT.  Prefetch the relevant DDT block so that
2174          * syncing context won't have to wait for the i/o.
2175          */
2176         if (db->db_blkptr != NULL) {
2177                 db_lock_type_t dblt = dmu_buf_lock_parent(db, RW_READER, FTAG);
2178                 ddt_prefetch(os->os_spa, db->db_blkptr);
2179                 dmu_buf_unlock_parent(db, dblt, FTAG);
2180         }
2181
2182         /*
2183          * We need to hold the dn_struct_rwlock to make this assertion,
2184          * because it protects dn_phys / dn_next_nlevels from changing.
2185          */
2186         ASSERT((dn->dn_phys->dn_nlevels == 0 && db->db_level == 0) ||
2187             dn->dn_phys->dn_nlevels > db->db_level ||
2188             dn->dn_next_nlevels[txgoff] > db->db_level ||
2189             dn->dn_next_nlevels[(tx->tx_txg-1) & TXG_MASK] > db->db_level ||
2190             dn->dn_next_nlevels[(tx->tx_txg-2) & TXG_MASK] > db->db_level);
2191
2192
2193         if (db->db_level == 0) {
2194                 ASSERT(!db->db_objset->os_raw_receive ||
2195                     dn->dn_maxblkid >= db->db_blkid);
2196                 dnode_new_blkid(dn, db->db_blkid, tx,
2197                     drop_struct_rwlock, B_FALSE);
2198                 ASSERT(dn->dn_maxblkid >= db->db_blkid);
2199         }
2200
2201         if (db->db_level+1 < dn->dn_nlevels) {
2202                 dmu_buf_impl_t *parent = db->db_parent;
2203                 dbuf_dirty_record_t *di;
2204                 int parent_held = FALSE;
2205
2206                 if (db->db_parent == NULL || db->db_parent == dn->dn_dbuf) {
2207                         int epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
2208                         parent = dbuf_hold_level(dn, db->db_level + 1,
2209                             db->db_blkid >> epbs, FTAG);
2210                         ASSERT(parent != NULL);
2211                         parent_held = TRUE;
2212                 }
2213                 if (drop_struct_rwlock)
2214                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2215                 ASSERT3U(db->db_level + 1, ==, parent->db_level);
2216                 di = dbuf_dirty(parent, tx);
2217                 if (parent_held)
2218                         dbuf_rele(parent, FTAG);
2219
2220                 mutex_enter(&db->db_mtx);
2221                 /*
2222                  * Since we've dropped the mutex, it's possible that
2223                  * dbuf_undirty() might have changed this out from under us.
2224                  */
2225                 if (list_head(&db->db_dirty_records) == dr ||
2226                     dn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
2227                         mutex_enter(&di->dt.di.dr_mtx);
2228                         ASSERT3U(di->dr_txg, ==, tx->tx_txg);
2229                         ASSERT(!list_link_active(&dr->dr_dirty_node));
2230                         list_insert_tail(&di->dt.di.dr_children, dr);
2231                         mutex_exit(&di->dt.di.dr_mtx);
2232                         dr->dr_parent = di;
2233                 }
2234                 mutex_exit(&db->db_mtx);
2235         } else {
2236                 ASSERT(db->db_level + 1 == dn->dn_nlevels);
2237                 ASSERT(db->db_blkid < dn->dn_nblkptr);
2238                 ASSERT(db->db_parent == NULL || db->db_parent == dn->dn_dbuf);
2239                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2240                 ASSERT(!list_link_active(&dr->dr_dirty_node));
2241                 list_insert_tail(&dn->dn_dirty_records[txgoff], dr);
2242                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2243                 if (drop_struct_rwlock)
2244                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
2245         }
2246
2247         dnode_setdirty(dn, tx);
2248         DB_DNODE_EXIT(db);
2249         return (dr);
2250 }
2251
2252 static void
2253 dbuf_undirty_bonus(dbuf_dirty_record_t *dr)
2254 {
2255         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
2256
2257         if (dr->dt.dl.dr_data != db->db.db_data) {
2258                 struct dnode *dn = DB_DNODE(db);
2259                 int max_bonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots);
2260
2261                 kmem_free(dr->dt.dl.dr_data, max_bonuslen);
2262                 arc_space_return(max_bonuslen, ARC_SPACE_BONUS);
2263         }
2264         db->db_data_pending = NULL;
2265         ASSERT(list_next(&db->db_dirty_records, dr) == NULL);
2266         list_remove(&db->db_dirty_records, dr);
2267         if (dr->dr_dbuf->db_level != 0) {
2268                 mutex_destroy(&dr->dt.di.dr_mtx);
2269                 list_destroy(&dr->dt.di.dr_children);
2270         }
2271         kmem_free(dr, sizeof (dbuf_dirty_record_t));
2272         ASSERT3U(db->db_dirtycnt, >, 0);
2273         db->db_dirtycnt -= 1;
2274 }
2275
2276 /*
2277  * Undirty a buffer in the transaction group referenced by the given
2278  * transaction.  Return whether this evicted the dbuf.
2279  */
2280 static boolean_t
2281 dbuf_undirty(dmu_buf_impl_t *db, dmu_tx_t *tx)
2282 {
2283         dnode_t *dn;
2284         uint64_t txg = tx->tx_txg;
2285         dbuf_dirty_record_t *dr;
2286
2287         ASSERT(txg != 0);
2288
2289         /*
2290          * Due to our use of dn_nlevels below, this can only be called
2291          * in open context, unless we are operating on the MOS.
2292          * From syncing context, dn_nlevels may be different from the
2293          * dn_nlevels used when dbuf was dirtied.
2294          */
2295         ASSERT(db->db_objset ==
2296             dmu_objset_pool(db->db_objset)->dp_meta_objset ||
2297             txg != spa_syncing_txg(dmu_objset_spa(db->db_objset)));
2298         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
2299         ASSERT0(db->db_level);
2300         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
2301
2302         /*
2303          * If this buffer is not dirty, we're done.
2304          */
2305         dr = dbuf_find_dirty_eq(db, txg);
2306         if (dr == NULL)
2307                 return (B_FALSE);
2308         ASSERT(dr->dr_dbuf == db);
2309
2310         DB_DNODE_ENTER(db);
2311         dn = DB_DNODE(db);
2312
2313         dprintf_dbuf(db, "size=%llx\n", (u_longlong_t)db->db.db_size);
2314
2315         ASSERT(db->db.db_size != 0);
2316
2317         dsl_pool_undirty_space(dmu_objset_pool(dn->dn_objset),
2318             dr->dr_accounted, txg);
2319
2320         list_remove(&db->db_dirty_records, dr);
2321
2322         /*
2323          * Note that there are three places in dbuf_dirty()
2324          * where this dirty record may be put on a list.
2325          * Make sure to do a list_remove corresponding to
2326          * every one of those list_insert calls.
2327          */
2328         if (dr->dr_parent) {
2329                 mutex_enter(&dr->dr_parent->dt.di.dr_mtx);
2330                 list_remove(&dr->dr_parent->dt.di.dr_children, dr);
2331                 mutex_exit(&dr->dr_parent->dt.di.dr_mtx);
2332         } else if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID ||
2333             db->db_level + 1 == dn->dn_nlevels) {
2334                 ASSERT(db->db_blkptr == NULL || db->db_parent == dn->dn_dbuf);
2335                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2336                 list_remove(&dn->dn_dirty_records[txg & TXG_MASK], dr);
2337                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2338         }
2339         DB_DNODE_EXIT(db);
2340
2341         if (db->db_state != DB_NOFILL) {
2342                 dbuf_unoverride(dr);
2343
2344                 ASSERT(db->db_buf != NULL);
2345                 ASSERT(dr->dt.dl.dr_data != NULL);
2346                 if (dr->dt.dl.dr_data != db->db_buf)
2347                         arc_buf_destroy(dr->dt.dl.dr_data, db);
2348         }
2349
2350         kmem_free(dr, sizeof (dbuf_dirty_record_t));
2351
2352         ASSERT(db->db_dirtycnt > 0);
2353         db->db_dirtycnt -= 1;
2354
2355         if (zfs_refcount_remove(&db->db_holds, (void *)(uintptr_t)txg) == 0) {
2356                 ASSERT(db->db_state == DB_NOFILL || arc_released(db->db_buf));
2357                 dbuf_destroy(db);
2358                 return (B_TRUE);
2359         }
2360
2361         return (B_FALSE);
2362 }
2363
2364 static void
2365 dmu_buf_will_dirty_impl(dmu_buf_t *db_fake, int flags, dmu_tx_t *tx)
2366 {
2367         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
2368
2369         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
2370         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
2371
2372         /*
2373          * Quick check for dirtiness.  For already dirty blocks, this
2374          * reduces runtime of this function by >90%, and overall performance
2375          * by 50% for some workloads (e.g. file deletion with indirect blocks
2376          * cached).
2377          */
2378         mutex_enter(&db->db_mtx);
2379
2380         if (db->db_state == DB_CACHED) {
2381                 dbuf_dirty_record_t *dr = dbuf_find_dirty_eq(db, tx->tx_txg);
2382                 /*
2383                  * It's possible that it is already dirty but not cached,
2384                  * because there are some calls to dbuf_dirty() that don't
2385                  * go through dmu_buf_will_dirty().
2386                  */
2387                 if (dr != NULL) {
2388                         /* This dbuf is already dirty and cached. */
2389                         dbuf_redirty(dr);
2390                         mutex_exit(&db->db_mtx);
2391                         return;
2392                 }
2393         }
2394         mutex_exit(&db->db_mtx);
2395
2396         DB_DNODE_ENTER(db);
2397         if (RW_WRITE_HELD(&DB_DNODE(db)->dn_struct_rwlock))
2398                 flags |= DB_RF_HAVESTRUCT;
2399         DB_DNODE_EXIT(db);
2400         (void) dbuf_read(db, NULL, flags);
2401         (void) dbuf_dirty(db, tx);
2402 }
2403
2404 void
2405 dmu_buf_will_dirty(dmu_buf_t *db_fake, dmu_tx_t *tx)
2406 {
2407         dmu_buf_will_dirty_impl(db_fake,
2408             DB_RF_MUST_SUCCEED | DB_RF_NOPREFETCH, tx);
2409 }
2410
2411 boolean_t
2412 dmu_buf_is_dirty(dmu_buf_t *db_fake, dmu_tx_t *tx)
2413 {
2414         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
2415         dbuf_dirty_record_t *dr;
2416
2417         mutex_enter(&db->db_mtx);
2418         dr = dbuf_find_dirty_eq(db, tx->tx_txg);
2419         mutex_exit(&db->db_mtx);
2420         return (dr != NULL);
2421 }
2422
2423 void
2424 dmu_buf_will_not_fill(dmu_buf_t *db_fake, dmu_tx_t *tx)
2425 {
2426         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
2427
2428         db->db_state = DB_NOFILL;
2429         DTRACE_SET_STATE(db, "allocating NOFILL buffer");
2430         dmu_buf_will_fill(db_fake, tx);
2431 }
2432
2433 void
2434 dmu_buf_will_fill(dmu_buf_t *db_fake, dmu_tx_t *tx)
2435 {
2436         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
2437
2438         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
2439         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
2440         ASSERT(db->db_level == 0);
2441         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
2442
2443         ASSERT(db->db.db_object != DMU_META_DNODE_OBJECT ||
2444             dmu_tx_private_ok(tx));
2445
2446         dbuf_noread(db);
2447         (void) dbuf_dirty(db, tx);
2448 }
2449
2450 /*
2451  * This function is effectively the same as dmu_buf_will_dirty(), but
2452  * indicates the caller expects raw encrypted data in the db, and provides
2453  * the crypt params (byteorder, salt, iv, mac) which should be stored in the
2454  * blkptr_t when this dbuf is written.  This is only used for blocks of
2455  * dnodes, during raw receive.
2456  */
2457 void
2458 dmu_buf_set_crypt_params(dmu_buf_t *db_fake, boolean_t byteorder,
2459     const uint8_t *salt, const uint8_t *iv, const uint8_t *mac, dmu_tx_t *tx)
2460 {
2461         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
2462         dbuf_dirty_record_t *dr;
2463
2464         /*
2465          * dr_has_raw_params is only processed for blocks of dnodes
2466          * (see dbuf_sync_dnode_leaf_crypt()).
2467          */
2468         ASSERT3U(db->db.db_object, ==, DMU_META_DNODE_OBJECT);
2469         ASSERT3U(db->db_level, ==, 0);
2470         ASSERT(db->db_objset->os_raw_receive);
2471
2472         dmu_buf_will_dirty_impl(db_fake,
2473             DB_RF_MUST_SUCCEED | DB_RF_NOPREFETCH | DB_RF_NO_DECRYPT, tx);
2474
2475         dr = dbuf_find_dirty_eq(db, tx->tx_txg);
2476
2477         ASSERT3P(dr, !=, NULL);
2478
2479         dr->dt.dl.dr_has_raw_params = B_TRUE;
2480         dr->dt.dl.dr_byteorder = byteorder;
2481         bcopy(salt, dr->dt.dl.dr_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
2482         bcopy(iv, dr->dt.dl.dr_iv, ZIO_DATA_IV_LEN);
2483         bcopy(mac, dr->dt.dl.dr_mac, ZIO_DATA_MAC_LEN);
2484 }
2485
2486 static void
2487 dbuf_override_impl(dmu_buf_impl_t *db, const blkptr_t *bp, dmu_tx_t *tx)
2488 {
2489         struct dirty_leaf *dl;
2490         dbuf_dirty_record_t *dr;
2491
2492         dr = list_head(&db->db_dirty_records);
2493         ASSERT3U(dr->dr_txg, ==, tx->tx_txg);
2494         dl = &dr->dt.dl;
2495         dl->dr_overridden_by = *bp;
2496         dl->dr_override_state = DR_OVERRIDDEN;
2497         dl->dr_overridden_by.blk_birth = dr->dr_txg;
2498 }
2499
2500 /* ARGSUSED */
2501 void
2502 dmu_buf_fill_done(dmu_buf_t *dbuf, dmu_tx_t *tx)
2503 {
2504         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)dbuf;
2505         dbuf_states_t old_state;
2506         mutex_enter(&db->db_mtx);
2507         DBUF_VERIFY(db);
2508
2509         old_state = db->db_state;
2510         db->db_state = DB_CACHED;
2511         if (old_state == DB_FILL) {
2512                 if (db->db_level == 0 && db->db_freed_in_flight) {
2513                         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
2514                         /* we were freed while filling */
2515                         /* XXX dbuf_undirty? */
2516                         bzero(db->db.db_data, db->db.db_size);
2517                         db->db_freed_in_flight = FALSE;
2518                         DTRACE_SET_STATE(db,
2519                             "fill done handling freed in flight");
2520                 } else {
2521                         DTRACE_SET_STATE(db, "fill done");
2522                 }
2523                 cv_broadcast(&db->db_changed);
2524         }
2525         mutex_exit(&db->db_mtx);
2526 }
2527
2528 void
2529 dmu_buf_write_embedded(dmu_buf_t *dbuf, void *data,
2530     bp_embedded_type_t etype, enum zio_compress comp,
2531     int uncompressed_size, int compressed_size, int byteorder,
2532     dmu_tx_t *tx)
2533 {
2534         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)dbuf;
2535         struct dirty_leaf *dl;
2536         dmu_object_type_t type;
2537         dbuf_dirty_record_t *dr;
2538
2539         if (etype == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
2540                 ASSERT(spa_feature_is_active(dmu_objset_spa(db->db_objset),
2541                     SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
2542         }
2543
2544         DB_DNODE_ENTER(db);
2545         type = DB_DNODE(db)->dn_type;
2546         DB_DNODE_EXIT(db);
2547
2548         ASSERT0(db->db_level);
2549         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
2550
2551         dmu_buf_will_not_fill(dbuf, tx);
2552
2553         dr = list_head(&db->db_dirty_records);
2554         ASSERT3U(dr->dr_txg, ==, tx->tx_txg);
2555         dl = &dr->dt.dl;
2556         encode_embedded_bp_compressed(&dl->dr_overridden_by,
2557             data, comp, uncompressed_size, compressed_size);
2558         BPE_SET_ETYPE(&dl->dr_overridden_by, etype);
2559         BP_SET_TYPE(&dl->dr_overridden_by, type);
2560         BP_SET_LEVEL(&dl->dr_overridden_by, 0);
2561         BP_SET_BYTEORDER(&dl->dr_overridden_by, byteorder);
2562
2563         dl->dr_override_state = DR_OVERRIDDEN;
2564         dl->dr_overridden_by.blk_birth = dr->dr_txg;
2565 }
2566
2567 void
2568 dmu_buf_redact(dmu_buf_t *dbuf, dmu_tx_t *tx)
2569 {
2570         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)dbuf;
2571         dmu_object_type_t type;
2572         ASSERT(dsl_dataset_feature_is_active(db->db_objset->os_dsl_dataset,
2573             SPA_FEATURE_REDACTED_DATASETS));
2574
2575         DB_DNODE_ENTER(db);
2576         type = DB_DNODE(db)->dn_type;
2577         DB_DNODE_EXIT(db);
2578
2579         ASSERT0(db->db_level);
2580         dmu_buf_will_not_fill(dbuf, tx);
2581
2582         blkptr_t bp = { { { {0} } } };
2583         BP_SET_TYPE(&bp, type);
2584         BP_SET_LEVEL(&bp, 0);
2585         BP_SET_BIRTH(&bp, tx->tx_txg, 0);
2586         BP_SET_REDACTED(&bp);
2587         BPE_SET_LSIZE(&bp, dbuf->db_size);
2588
2589         dbuf_override_impl(db, &bp, tx);
2590 }
2591
2592 /*
2593  * Directly assign a provided arc buf to a given dbuf if it's not referenced
2594  * by anybody except our caller. Otherwise copy arcbuf's contents to dbuf.
2595  */
2596 void
2597 dbuf_assign_arcbuf(dmu_buf_impl_t *db, arc_buf_t *buf, dmu_tx_t *tx)
2598 {
2599         ASSERT(!zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
2600         ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
2601         ASSERT(db->db_level == 0);
2602         ASSERT3U(dbuf_is_metadata(db), ==, arc_is_metadata(buf));
2603         ASSERT(buf != NULL);
2604         ASSERT3U(arc_buf_lsize(buf), ==, db->db.db_size);
2605         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
2606
2607         arc_return_buf(buf, db);
2608         ASSERT(arc_released(buf));
2609
2610         mutex_enter(&db->db_mtx);
2611
2612         while (db->db_state == DB_READ || db->db_state == DB_FILL)
2613                 cv_wait(&db->db_changed, &db->db_mtx);
2614
2615         ASSERT(db->db_state == DB_CACHED || db->db_state == DB_UNCACHED);
2616
2617         if (db->db_state == DB_CACHED &&
2618             zfs_refcount_count(&db->db_holds) - 1 > db->db_dirtycnt) {
2619                 /*
2620                  * In practice, we will never have a case where we have an
2621                  * encrypted arc buffer while additional holds exist on the
2622                  * dbuf. We don't handle this here so we simply assert that
2623                  * fact instead.
2624                  */
2625                 ASSERT(!arc_is_encrypted(buf));
2626                 mutex_exit(&db->db_mtx);
2627                 (void) dbuf_dirty(db, tx);
2628                 bcopy(buf->b_data, db->db.db_data, db->db.db_size);
2629                 arc_buf_destroy(buf, db);
2630                 xuio_stat_wbuf_copied();
2631                 return;
2632         }
2633
2634         xuio_stat_wbuf_nocopy();
2635         if (db->db_state == DB_CACHED) {
2636                 dbuf_dirty_record_t *dr = list_head(&db->db_dirty_records);
2637
2638                 ASSERT(db->db_buf != NULL);
2639                 if (dr != NULL && dr->dr_txg == tx->tx_txg) {
2640                         ASSERT(dr->dt.dl.dr_data == db->db_buf);
2641
2642                         if (!arc_released(db->db_buf)) {
2643                                 ASSERT(dr->dt.dl.dr_override_state ==
2644                                     DR_OVERRIDDEN);
2645                                 arc_release(db->db_buf, db);
2646                         }
2647                         dr->dt.dl.dr_data = buf;
2648                         arc_buf_destroy(db->db_buf, db);
2649                 } else if (dr == NULL || dr->dt.dl.dr_data != db->db_buf) {
2650                         arc_release(db->db_buf, db);
2651                         arc_buf_destroy(db->db_buf, db);
2652                 }
2653                 db->db_buf = NULL;
2654         }
2655         ASSERT(db->db_buf == NULL);
2656         dbuf_set_data(db, buf);
2657         db->db_state = DB_FILL;
2658         DTRACE_SET_STATE(db, "filling assigned arcbuf");
2659         mutex_exit(&db->db_mtx);
2660         (void) dbuf_dirty(db, tx);
2661         dmu_buf_fill_done(&db->db, tx);
2662 }
2663
2664 void
2665 dbuf_destroy(dmu_buf_impl_t *db)
2666 {
2667         dnode_t *dn;
2668         dmu_buf_impl_t *parent = db->db_parent;
2669         dmu_buf_impl_t *dndb;
2670
2671         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
2672         ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
2673
2674         if (db->db_buf != NULL) {
2675                 arc_buf_destroy(db->db_buf, db);
2676                 db->db_buf = NULL;
2677         }
2678
2679         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
2680                 int slots = DB_DNODE(db)->dn_num_slots;
2681                 int bonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(slots);
2682                 if (db->db.db_data != NULL) {
2683                         kmem_free(db->db.db_data, bonuslen);
2684                         arc_space_return(bonuslen, ARC_SPACE_BONUS);
2685                         db->db_state = DB_UNCACHED;
2686                         DTRACE_SET_STATE(db, "buffer cleared");
2687                 }
2688         }
2689
2690         dbuf_clear_data(db);
2691
2692         if (multilist_link_active(&db->db_cache_link)) {
2693                 ASSERT(db->db_caching_status == DB_DBUF_CACHE ||
2694                     db->db_caching_status == DB_DBUF_METADATA_CACHE);
2695
2696                 multilist_remove(dbuf_caches[db->db_caching_status].cache, db);
2697                 (void) zfs_refcount_remove_many(
2698                     &dbuf_caches[db->db_caching_status].size,
2699                     db->db.db_size, db);
2700
2701                 if (db->db_caching_status == DB_DBUF_METADATA_CACHE) {
2702                         DBUF_STAT_BUMPDOWN(metadata_cache_count);
2703                 } else {
2704                         DBUF_STAT_BUMPDOWN(cache_levels[db->db_level]);
2705                         DBUF_STAT_BUMPDOWN(cache_count);
2706                         DBUF_STAT_DECR(cache_levels_bytes[db->db_level],
2707                             db->db.db_size);
2708                 }
2709                 db->db_caching_status = DB_NO_CACHE;
2710         }
2711
2712         ASSERT(db->db_state == DB_UNCACHED || db->db_state == DB_NOFILL);
2713         ASSERT(db->db_data_pending == NULL);
2714         ASSERT(list_is_empty(&db->db_dirty_records));
2715
2716         db->db_state = DB_EVICTING;
2717         DTRACE_SET_STATE(db, "buffer eviction started");
2718         db->db_blkptr = NULL;
2719
2720         /*
2721          * Now that db_state is DB_EVICTING, nobody else can find this via
2722          * the hash table.  We can now drop db_mtx, which allows us to
2723          * acquire the dn_dbufs_mtx.
2724          */
2725         mutex_exit(&db->db_mtx);
2726
2727         DB_DNODE_ENTER(db);
2728         dn = DB_DNODE(db);
2729         dndb = dn->dn_dbuf;
2730         if (db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID) {
2731                 boolean_t needlock = !MUTEX_HELD(&dn->dn_dbufs_mtx);
2732                 if (needlock)
2733                         mutex_enter_nested(&dn->dn_dbufs_mtx,
2734                             NESTED_SINGLE);
2735                 avl_remove(&dn->dn_dbufs, db);
2736                 membar_producer();
2737                 DB_DNODE_EXIT(db);
2738                 if (needlock)
2739                         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
2740                 /*
2741                  * Decrementing the dbuf count means that the hold corresponding
2742                  * to the removed dbuf is no longer discounted in dnode_move(),
2743                  * so the dnode cannot be moved until after we release the hold.
2744                  * The membar_producer() ensures visibility of the decremented
2745                  * value in dnode_move(), since DB_DNODE_EXIT doesn't actually
2746                  * release any lock.
2747                  */
2748                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2749                 dnode_rele_and_unlock(dn, db, B_TRUE);
2750                 db->db_dnode_handle = NULL;
2751
2752                 dbuf_hash_remove(db);
2753         } else {
2754                 DB_DNODE_EXIT(db);
2755         }
2756
2757         ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
2758
2759         db->db_parent = NULL;
2760
2761         ASSERT(db->db_buf == NULL);
2762         ASSERT(db->db.db_data == NULL);
2763         ASSERT(db->db_hash_next == NULL);
2764         ASSERT(db->db_blkptr == NULL);
2765         ASSERT(db->db_data_pending == NULL);
2766         ASSERT3U(db->db_caching_status, ==, DB_NO_CACHE);
2767         ASSERT(!multilist_link_active(&db->db_cache_link));
2768
2769         kmem_cache_free(dbuf_kmem_cache, db);
2770         arc_space_return(sizeof (dmu_buf_impl_t), ARC_SPACE_DBUF);
2771
2772         /*
2773          * If this dbuf is referenced from an indirect dbuf,
2774          * decrement the ref count on the indirect dbuf.
2775          */
2776         if (parent && parent != dndb) {
2777                 mutex_enter(&parent->db_mtx);
2778                 dbuf_rele_and_unlock(parent, db, B_TRUE);
2779         }
2780 }
2781
2782 /*
2783  * Note: While bpp will always be updated if the function returns success,
2784  * parentp will not be updated if the dnode does not have dn_dbuf filled in;
2785  * this happens when the dnode is the meta-dnode, or {user|group|project}used
2786  * object.
2787  */
2788 __attribute__((always_inline))
2789 static inline int
2790 dbuf_findbp(dnode_t *dn, int level, uint64_t blkid, int fail_sparse,
2791     dmu_buf_impl_t **parentp, blkptr_t **bpp)
2792 {
2793         *parentp = NULL;
2794         *bpp = NULL;
2795
2796         ASSERT(blkid != DMU_BONUS_BLKID);
2797
2798         if (blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
2799                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
2800                 if (dn->dn_have_spill &&
2801                     (dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR))
2802                         *bpp = DN_SPILL_BLKPTR(dn->dn_phys);
2803                 else
2804                         *bpp = NULL;
2805                 dbuf_add_ref(dn->dn_dbuf, NULL);
2806                 *parentp = dn->dn_dbuf;
2807                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
2808                 return (0);
2809         }
2810
2811         int nlevels =
2812             (dn->dn_phys->dn_nlevels == 0) ? 1 : dn->dn_phys->dn_nlevels;
2813         int epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
2814
2815         ASSERT3U(level * epbs, <, 64);
2816         ASSERT(RW_LOCK_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
2817         /*
2818          * This assertion shouldn't trip as long as the max indirect block size
2819          * is less than 1M.  The reason for this is that up to that point,
2820          * the number of levels required to address an entire object with blocks
2821          * of size SPA_MINBLOCKSIZE satisfies nlevels * epbs + 1 <= 64.  In
2822          * other words, if N * epbs + 1 > 64, then if (N-1) * epbs + 1 > 55
2823          * (i.e. we can address the entire object), objects will all use at most
2824          * N-1 levels and the assertion won't overflow.  However, once epbs is
2825          * 13, 4 * 13 + 1 = 53, but 5 * 13 + 1 = 66.  Then, 4 levels will not be
2826          * enough to address an entire object, so objects will have 5 levels,
2827          * but then this assertion will overflow.
2828          *
2829          * All this is to say that if we ever increase DN_MAX_INDBLKSHIFT, we
2830          * need to redo this logic to handle overflows.
2831          */
2832         ASSERT(level >= nlevels ||
2833             ((nlevels - level - 1) * epbs) +
2834             highbit64(dn->dn_phys->dn_nblkptr) <= 64);
2835         if (level >= nlevels ||
2836             blkid >= ((uint64_t)dn->dn_phys->dn_nblkptr <<
2837             ((nlevels - level - 1) * epbs)) ||
2838             (fail_sparse &&
2839             blkid > (dn->dn_phys->dn_maxblkid >> (level * epbs)))) {
2840                 /* the buffer has no parent yet */
2841                 return (SET_ERROR(ENOENT));
2842         } else if (level < nlevels-1) {
2843                 /* this block is referenced from an indirect block */
2844                 int err;
2845
2846                 err = dbuf_hold_impl(dn, level + 1,
2847                     blkid >> epbs, fail_sparse, FALSE, NULL, parentp);
2848
2849                 if (err)
2850                         return (err);
2851                 err = dbuf_read(*parentp, NULL,
2852                     (DB_RF_HAVESTRUCT | DB_RF_NOPREFETCH | DB_RF_CANFAIL));
2853                 if (err) {
2854                         dbuf_rele(*parentp, NULL);
2855                         *parentp = NULL;
2856                         return (err);
2857                 }
2858                 rw_enter(&(*parentp)->db_rwlock, RW_READER);
2859                 *bpp = ((blkptr_t *)(*parentp)->db.db_data) +
2860                     (blkid & ((1ULL << epbs) - 1));
2861                 if (blkid > (dn->dn_phys->dn_maxblkid >> (level * epbs)))
2862                         ASSERT(BP_IS_HOLE(*bpp));
2863                 rw_exit(&(*parentp)->db_rwlock);
2864                 return (0);
2865         } else {
2866                 /* the block is referenced from the dnode */
2867                 ASSERT3U(level, ==, nlevels-1);
2868                 ASSERT(dn->dn_phys->dn_nblkptr == 0 ||
2869                     blkid < dn->dn_phys->dn_nblkptr);
2870                 if (dn->dn_dbuf) {
2871                         dbuf_add_ref(dn->dn_dbuf, NULL);
2872                         *parentp = dn->dn_dbuf;
2873                 }
2874                 *bpp = &dn->dn_phys->dn_blkptr[blkid];
2875                 return (0);
2876         }
2877 }
2878
2879 static dmu_buf_impl_t *
2880 dbuf_create(dnode_t *dn, uint8_t level, uint64_t blkid,
2881     dmu_buf_impl_t *parent, blkptr_t *blkptr)
2882 {
2883         objset_t *os = dn->dn_objset;
2884         dmu_buf_impl_t *db, *odb;
2885
2886         ASSERT(RW_LOCK_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
2887         ASSERT(dn->dn_type != DMU_OT_NONE);
2888
2889         db = kmem_cache_alloc(dbuf_kmem_cache, KM_SLEEP);
2890
2891         list_create(&db->db_dirty_records, sizeof (dbuf_dirty_record_t),
2892             offsetof(dbuf_dirty_record_t, dr_dbuf_node));
2893
2894         db->db_objset = os;
2895         db->db.db_object = dn->dn_object;
2896         db->db_level = level;
2897         db->db_blkid = blkid;
2898         db->db_dirtycnt = 0;
2899         db->db_dnode_handle = dn->dn_handle;
2900         db->db_parent = parent;
2901         db->db_blkptr = blkptr;
2902
2903         db->db_user = NULL;
2904         db->db_user_immediate_evict = FALSE;
2905         db->db_freed_in_flight = FALSE;
2906         db->db_pending_evict = FALSE;
2907
2908         if (blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
2909                 ASSERT3P(parent, ==, dn->dn_dbuf);
2910                 db->db.db_size = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots) -
2911                     (dn->dn_nblkptr-1) * sizeof (blkptr_t);
2912                 ASSERT3U(db->db.db_size, >=, dn->dn_bonuslen);
2913                 db->db.db_offset = DMU_BONUS_BLKID;
2914                 db->db_state = DB_UNCACHED;
2915                 DTRACE_SET_STATE(db, "bonus buffer created");
2916                 db->db_caching_status = DB_NO_CACHE;
2917                 /* the bonus dbuf is not placed in the hash table */
2918                 arc_space_consume(sizeof (dmu_buf_impl_t), ARC_SPACE_DBUF);
2919                 return (db);
2920         } else if (blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
2921                 db->db.db_size = (blkptr != NULL) ?
2922                     BP_GET_LSIZE(blkptr) : SPA_MINBLOCKSIZE;
2923                 db->db.db_offset = 0;
2924         } else {
2925                 int blocksize =
2926                     db->db_level ? 1 << dn->dn_indblkshift : dn->dn_datablksz;
2927                 db->db.db_size = blocksize;
2928                 db->db.db_offset = db->db_blkid * blocksize;
2929         }
2930
2931         /*
2932          * Hold the dn_dbufs_mtx while we get the new dbuf
2933          * in the hash table *and* added to the dbufs list.
2934          * This prevents a possible deadlock with someone
2935          * trying to look up this dbuf before it's added to the
2936          * dn_dbufs list.
2937          */
2938         mutex_enter(&dn->dn_dbufs_mtx);
2939         db->db_state = DB_EVICTING; /* not worth logging this state change */
2940         if ((odb = dbuf_hash_insert(db)) != NULL) {
2941                 /* someone else inserted it first */
2942                 kmem_cache_free(dbuf_kmem_cache, db);
2943                 mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
2944                 DBUF_STAT_BUMP(hash_insert_race);
2945                 return (odb);
2946         }
2947         avl_add(&dn->dn_dbufs, db);
2948
2949         db->db_state = DB_UNCACHED;
2950         DTRACE_SET_STATE(db, "regular buffer created");
2951         db->db_caching_status = DB_NO_CACHE;
2952         mutex_exit(&dn->dn_dbufs_mtx);
2953         arc_space_consume(sizeof (dmu_buf_impl_t), ARC_SPACE_DBUF);
2954
2955         if (parent && parent != dn->dn_dbuf)
2956                 dbuf_add_ref(parent, db);
2957
2958         ASSERT(dn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT ||
2959             zfs_refcount_count(&dn->dn_holds) > 0);
2960         (void) zfs_refcount_add(&dn->dn_holds, db);
2961
2962         dprintf_dbuf(db, "db=%p\n", db);
2963
2964         return (db);
2965 }
2966
2967 /*
2968  * This function returns a block pointer and information about the object,
2969  * given a dnode and a block.  This is a publicly accessible version of
2970  * dbuf_findbp that only returns some information, rather than the
2971  * dbuf.  Note that the dnode passed in must be held, and the dn_struct_rwlock
2972  * should be locked as (at least) a reader.
2973  */
2974 int
2975 dbuf_dnode_findbp(dnode_t *dn, uint64_t level, uint64_t blkid,
2976     blkptr_t *bp, uint16_t *datablkszsec, uint8_t *indblkshift)
2977 {
2978         dmu_buf_impl_t *dbp = NULL;
2979         blkptr_t *bp2;
2980         int err = 0;
2981         ASSERT(RW_LOCK_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
2982
2983         err = dbuf_findbp(dn, level, blkid, B_FALSE, &dbp, &bp2);
2984         if (err == 0) {
2985                 *bp = *bp2;
2986                 if (dbp != NULL)
2987                         dbuf_rele(dbp, NULL);
2988                 if (datablkszsec != NULL)
2989                         *datablkszsec = dn->dn_phys->dn_datablkszsec;
2990                 if (indblkshift != NULL)
2991                         *indblkshift = dn->dn_phys->dn_indblkshift;
2992         }
2993
2994         return (err);
2995 }
2996
2997 typedef struct dbuf_prefetch_arg {
2998         spa_t *dpa_spa; /* The spa to issue the prefetch in. */
2999         zbookmark_phys_t dpa_zb; /* The target block to prefetch. */
3000         int dpa_epbs; /* Entries (blkptr_t's) Per Block Shift. */
3001         int dpa_curlevel; /* The current level that we're reading */
3002         dnode_t *dpa_dnode; /* The dnode associated with the prefetch */
3003         zio_priority_t dpa_prio; /* The priority I/Os should be issued at. */
3004         zio_t *dpa_zio; /* The parent zio_t for all prefetches. */
3005         arc_flags_t dpa_aflags; /* Flags to pass to the final prefetch. */
3006 } dbuf_prefetch_arg_t;
3007
3008 /*
3009  * Actually issue the prefetch read for the block given.
3010  */
3011 static void
3012 dbuf_issue_final_prefetch(dbuf_prefetch_arg_t *dpa, blkptr_t *bp)
3013 {
3014         ASSERT(!BP_IS_REDACTED(bp) ||
3015             dsl_dataset_feature_is_active(
3016             dpa->dpa_dnode->dn_objset->os_dsl_dataset,
3017             SPA_FEATURE_REDACTED_DATASETS));
3018
3019         if (BP_IS_HOLE(bp) || BP_IS_EMBEDDED(bp) || BP_IS_REDACTED(bp))
3020                 return;
3021
3022         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
3023         arc_flags_t aflags =
3024             dpa->dpa_aflags | ARC_FLAG_NOWAIT | ARC_FLAG_PREFETCH;
3025
3026         /* dnodes are always read as raw and then converted later */
3027         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DNODE && BP_IS_PROTECTED(bp) &&
3028             dpa->dpa_curlevel == 0)
3029                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
3030
3031         ASSERT3U(dpa->dpa_curlevel, ==, BP_GET_LEVEL(bp));
3032         ASSERT3U(dpa->dpa_curlevel, ==, dpa->dpa_zb.zb_level);
3033         ASSERT(dpa->dpa_zio != NULL);
3034         (void) arc_read(dpa->dpa_zio, dpa->dpa_spa, bp, NULL, NULL,
3035             dpa->dpa_prio, zio_flags, &aflags, &dpa->dpa_zb);
3036 }
3037
3038 /*
3039  * Called when an indirect block above our prefetch target is read in.  This
3040  * will either read in the next indirect block down the tree or issue the actual
3041  * prefetch if the next block down is our target.
3042  */
3043 static void
3044 dbuf_prefetch_indirect_done(zio_t *zio, const zbookmark_phys_t *zb,
3045     const blkptr_t *iobp, arc_buf_t *abuf, void *private)
3046 {
3047         dbuf_prefetch_arg_t *dpa = private;
3048
3049         ASSERT3S(dpa->dpa_zb.zb_level, <, dpa->dpa_curlevel);
3050         ASSERT3S(dpa->dpa_curlevel, >, 0);
3051
3052         if (abuf == NULL) {
3053                 ASSERT(zio == NULL || zio->io_error != 0);
3054                 kmem_free(dpa, sizeof (*dpa));
3055                 return;
3056         }
3057         ASSERT(zio == NULL || zio->io_error == 0);
3058
3059         /*
3060          * The dpa_dnode is only valid if we are called with a NULL
3061          * zio. This indicates that the arc_read() returned without
3062          * first calling zio_read() to issue a physical read. Once
3063          * a physical read is made the dpa_dnode must be invalidated
3064          * as the locks guarding it may have been dropped. If the
3065          * dpa_dnode is still valid, then we want to add it to the dbuf
3066          * cache. To do so, we must hold the dbuf associated with the block
3067          * we just prefetched, read its contents so that we associate it
3068          * with an arc_buf_t, and then release it.
3069          */
3070         if (zio != NULL) {
3071                 ASSERT3S(BP_GET_LEVEL(zio->io_bp), ==, dpa->dpa_curlevel);
3072                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS) {
3073                         ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(zio->io_bp), ==, zio->io_size);
3074                 } else {
3075                         ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(zio->io_bp), ==, zio->io_size);
3076                 }
3077                 ASSERT3P(zio->io_spa, ==, dpa->dpa_spa);
3078
3079                 dpa->dpa_dnode = NULL;
3080         } else if (dpa->dpa_dnode != NULL) {
3081                 uint64_t curblkid = dpa->dpa_zb.zb_blkid >>
3082                     (dpa->dpa_epbs * (dpa->dpa_curlevel -
3083                     dpa->dpa_zb.zb_level));
3084                 dmu_buf_impl_t *db = dbuf_hold_level(dpa->dpa_dnode,
3085                     dpa->dpa_curlevel, curblkid, FTAG);
3086                 if (db == NULL) {
3087                         kmem_free(dpa, sizeof (*dpa));
3088                         arc_buf_destroy(abuf, private);
3089                         return;
3090                 }
3091
3092                 (void) dbuf_read(db, NULL,
3093                     DB_RF_MUST_SUCCEED | DB_RF_NOPREFETCH | DB_RF_HAVESTRUCT);
3094                 dbuf_rele(db, FTAG);
3095         }
3096
3097         dpa->dpa_curlevel--;
3098         uint64_t nextblkid = dpa->dpa_zb.zb_blkid >>
3099             (dpa->dpa_epbs * (dpa->dpa_curlevel - dpa->dpa_zb.zb_level));
3100         blkptr_t *bp = ((blkptr_t *)abuf->b_data) +
3101             P2PHASE(nextblkid, 1ULL << dpa->dpa_epbs);
3102
3103         ASSERT(!BP_IS_REDACTED(bp) ||
3104             dsl_dataset_feature_is_active(
3105             dpa->dpa_dnode->dn_objset->os_dsl_dataset,
3106             SPA_FEATURE_REDACTED_DATASETS));
3107         if (BP_IS_HOLE(bp) || BP_IS_REDACTED(bp)) {
3108                 kmem_free(dpa, sizeof (*dpa));
3109         } else if (dpa->dpa_curlevel == dpa->dpa_zb.zb_level) {
3110                 ASSERT3U(nextblkid, ==, dpa->dpa_zb.zb_blkid);
3111                 dbuf_issue_final_prefetch(dpa, bp);
3112                 kmem_free(dpa, sizeof (*dpa));
3113         } else {
3114                 arc_flags_t iter_aflags = ARC_FLAG_NOWAIT;
3115                 zbookmark_phys_t zb;
3116
3117                 /* flag if L2ARC eligible, l2arc_noprefetch then decides */
3118                 if (dpa->dpa_aflags & ARC_FLAG_L2CACHE)
3119                         iter_aflags |= ARC_FLAG_L2CACHE;
3120
3121                 ASSERT3U(dpa->dpa_curlevel, ==, BP_GET_LEVEL(bp));
3122
3123                 SET_BOOKMARK(&zb, dpa->dpa_zb.zb_objset,
3124                     dpa->dpa_zb.zb_object, dpa->dpa_curlevel, nextblkid);
3125
3126                 (void) arc_read(dpa->dpa_zio, dpa->dpa_spa,
3127                     bp, dbuf_prefetch_indirect_done, dpa, dpa->dpa_prio,
3128                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
3129                     &iter_aflags, &zb);
3130         }
3131
3132         arc_buf_destroy(abuf, private);
3133 }
3134
3135 /*
3136  * Issue prefetch reads for the given block on the given level.  If the indirect
3137  * blocks above that block are not in memory, we will read them in
3138  * asynchronously.  As a result, this call never blocks waiting for a read to
3139  * complete. Note that the prefetch might fail if the dataset is encrypted and
3140  * the encryption key is unmapped before the IO completes.
3141  */
3142 void
3143 dbuf_prefetch(dnode_t *dn, int64_t level, uint64_t blkid, zio_priority_t prio,
3144     arc_flags_t aflags)
3145 {
3146         blkptr_t bp;
3147         int epbs, nlevels, curlevel;
3148         uint64_t curblkid;
3149
3150         ASSERT(blkid != DMU_BONUS_BLKID);
3151         ASSERT(RW_LOCK_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
3152
3153         if (blkid > dn->dn_maxblkid)
3154                 return;
3155
3156         if (level == 0 && dnode_block_freed(dn, blkid))
3157                 return;
3158
3159         /*
3160          * This dnode hasn't been written to disk yet, so there's nothing to
3161          * prefetch.
3162          */
3163         nlevels = dn->dn_phys->dn_nlevels;
3164         if (level >= nlevels || dn->dn_phys->dn_nblkptr == 0)
3165                 return;
3166
3167         epbs = dn->dn_phys->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
3168         if (dn->dn_phys->dn_maxblkid < blkid << (epbs * level))
3169                 return;
3170
3171         dmu_buf_impl_t *db = dbuf_find(dn->dn_objset, dn->dn_object,
3172             level, blkid);
3173         if (db != NULL) {
3174                 mutex_exit(&db->db_mtx);
3175                 /*
3176                  * This dbuf already exists.  It is either CACHED, or
3177                  * (we assume) about to be read or filled.
3178                  */
3179                 return;
3180         }
3181
3182         /*
3183          * Find the closest ancestor (indirect block) of the target block
3184          * that is present in the cache.  In this indirect block, we will
3185          * find the bp that is at curlevel, curblkid.
3186          */
3187         curlevel = level;
3188         curblkid = blkid;
3189         while (curlevel < nlevels - 1) {
3190                 int parent_level = curlevel + 1;
3191                 uint64_t parent_blkid = curblkid >> epbs;
3192                 dmu_buf_impl_t *db;
3193
3194                 if (dbuf_hold_impl(dn, parent_level, parent_blkid,
3195                     FALSE, TRUE, FTAG, &db) == 0) {
3196                         blkptr_t *bpp = db->db_buf->b_data;
3197                         bp = bpp[P2PHASE(curblkid, 1 << epbs)];
3198                         dbuf_rele(db, FTAG);
3199                         break;
3200                 }
3201
3202                 curlevel = parent_level;
3203                 curblkid = parent_blkid;
3204         }
3205
3206         if (curlevel == nlevels - 1) {
3207                 /* No cached indirect blocks found. */
3208                 ASSERT3U(curblkid, <, dn->dn_phys->dn_nblkptr);
3209                 bp = dn->dn_phys->dn_blkptr[curblkid];
3210         }
3211         ASSERT(!BP_IS_REDACTED(&bp) ||
3212             dsl_dataset_feature_is_active(dn->dn_objset->os_dsl_dataset,
3213             SPA_FEATURE_REDACTED_DATASETS));
3214         if (BP_IS_HOLE(&bp) || BP_IS_REDACTED(&bp))
3215                 return;
3216
3217         ASSERT3U(curlevel, ==, BP_GET_LEVEL(&bp));
3218
3219         zio_t *pio = zio_root(dmu_objset_spa(dn->dn_objset), NULL, NULL,
3220             ZIO_FLAG_CANFAIL);
3221
3222         dbuf_prefetch_arg_t *dpa = kmem_zalloc(sizeof (*dpa), KM_SLEEP);
3223         dsl_dataset_t *ds = dn->dn_objset->os_dsl_dataset;
3224         SET_BOOKMARK(&dpa->dpa_zb, ds != NULL ? ds->ds_object : DMU_META_OBJSET,
3225             dn->dn_object, level, blkid);
3226         dpa->dpa_curlevel = curlevel;
3227         dpa->dpa_prio = prio;
3228         dpa->dpa_aflags = aflags;
3229         dpa->dpa_spa = dn->dn_objset->os_spa;
3230         dpa->dpa_dnode = dn;
3231         dpa->dpa_epbs = epbs;
3232         dpa->dpa_zio = pio;
3233
3234         /* flag if L2ARC eligible, l2arc_noprefetch then decides */
3235         if (DNODE_LEVEL_IS_L2CACHEABLE(dn, level))
3236                 dpa->dpa_aflags |= ARC_FLAG_L2CACHE;
3237
3238         /*
3239          * If we have the indirect just above us, no need to do the asynchronous
3240          * prefetch chain; we'll just run the last step ourselves.  If we're at
3241          * a higher level, though, we want to issue the prefetches for all the
3242          * indirect blocks asynchronously, so we can go on with whatever we were
3243          * doing.
3244          */
3245         if (curlevel == level) {
3246                 ASSERT3U(curblkid, ==, blkid);
3247                 dbuf_issue_final_prefetch(dpa, &bp);
3248                 kmem_free(dpa, sizeof (*dpa));
3249         } else {
3250                 arc_flags_t iter_aflags = ARC_FLAG_NOWAIT;
3251                 zbookmark_phys_t zb;
3252
3253                 /* flag if L2ARC eligible, l2arc_noprefetch then decides */
3254                 if (DNODE_LEVEL_IS_L2CACHEABLE(dn, level))
3255                         iter_aflags |= ARC_FLAG_L2CACHE;
3256
3257                 SET_BOOKMARK(&zb, ds != NULL ? ds->ds_object : DMU_META_OBJSET,
3258                     dn->dn_object, curlevel, curblkid);
3259                 (void) arc_read(dpa->dpa_zio, dpa->dpa_spa,
3260                     &bp, dbuf_prefetch_indirect_done, dpa, prio,
3261                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
3262                     &iter_aflags, &zb);
3263         }
3264         /*
3265          * We use pio here instead of dpa_zio since it's possible that
3266          * dpa may have already been freed.
3267          */
3268         zio_nowait(pio);
3269 }
3270
3271 /*
3272  * Helper function for dbuf_hold_impl() to copy a buffer. Handles
3273  * the case of encrypted, compressed and uncompressed buffers by
3274  * allocating the new buffer, respectively, with arc_alloc_raw_buf(),
3275  * arc_alloc_compressed_buf() or arc_alloc_buf().*
3276  *
3277  * NOTE: Declared noinline to avoid stack bloat in dbuf_hold_impl().
3278  */
3279 noinline static void
3280 dbuf_hold_copy(dnode_t *dn, dmu_buf_impl_t *db)
3281 {
3282         dbuf_dirty_record_t *dr = db->db_data_pending;
3283         arc_buf_t *newdata, *data = dr->dt.dl.dr_data;
3284
3285         newdata = dbuf_alloc_arcbuf_from_arcbuf(db, data);
3286         dbuf_set_data(db, newdata);
3287         rw_enter(&db->db_rwlock, RW_WRITER);
3288         bcopy(data->b_data, db->db.db_data, arc_buf_size(data));
3289         rw_exit(&db->db_rwlock);
3290 }
3291
3292 /*
3293  * Returns with db_holds incremented, and db_mtx not held.
3294  * Note: dn_struct_rwlock must be held.
3295  */
3296 int
3297 dbuf_hold_impl(dnode_t *dn, uint8_t level, uint64_t blkid,
3298     boolean_t fail_sparse, boolean_t fail_uncached,
3299     void *tag, dmu_buf_impl_t **dbp)
3300 {
3301         dmu_buf_impl_t *db, *parent = NULL;
3302
3303         /* If the pool has been created, verify the tx_sync_lock is not held */
3304         spa_t *spa = dn->dn_objset->os_spa;
3305         dsl_pool_t *dp = spa->spa_dsl_pool;
3306         if (dp != NULL) {
3307                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&dp->dp_tx.tx_sync_lock));
3308         }
3309
3310         ASSERT(blkid != DMU_BONUS_BLKID);
3311         ASSERT(RW_LOCK_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
3312         ASSERT3U(dn->dn_nlevels, >, level);
3313
3314         *dbp = NULL;
3315
3316         /* dbuf_find() returns with db_mtx held */
3317         db = dbuf_find(dn->dn_objset, dn->dn_object, level, blkid);
3318
3319         if (db == NULL) {
3320                 blkptr_t *bp = NULL;
3321                 int err;
3322
3323                 if (fail_uncached)
3324                         return (SET_ERROR(ENOENT));
3325
3326                 ASSERT3P(parent, ==, NULL);
3327                 err = dbuf_findbp(dn, level, blkid, fail_sparse, &parent, &bp);
3328                 if (fail_sparse) {
3329                         if (err == 0 && bp && BP_IS_HOLE(bp))
3330                                 err = SET_ERROR(ENOENT);
3331                         if (err) {
3332                                 if (parent)
3333                                         dbuf_rele(parent, NULL);
3334                                 return (err);
3335                         }
3336                 }
3337                 if (err && err != ENOENT)
3338                         return (err);
3339                 db = dbuf_create(dn, level, blkid, parent, bp);
3340         }
3341
3342         if (fail_uncached && db->db_state != DB_CACHED) {
3343                 mutex_exit(&db->db_mtx);
3344                 return (SET_ERROR(ENOENT));
3345         }
3346
3347         if (db->db_buf != NULL) {
3348                 arc_buf_access(db->db_buf);
3349                 ASSERT3P(db->db.db_data, ==, db->db_buf->b_data);
3350         }
3351
3352         ASSERT(db->db_buf == NULL || arc_referenced(db->db_buf));
3353
3354         /*
3355          * If this buffer is currently syncing out, and we are
3356          * still referencing it from db_data, we need to make a copy
3357          * of it in case we decide we want to dirty it again in this txg.
3358          */
3359         if (db->db_level == 0 && db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
3360             dn->dn_object != DMU_META_DNODE_OBJECT &&
3361             db->db_state == DB_CACHED && db->db_data_pending) {
3362                 dbuf_dirty_record_t *dr = db->db_data_pending;
3363                 if (dr->dt.dl.dr_data == db->db_buf)
3364                         dbuf_hold_copy(dn, db);
3365         }
3366
3367         if (multilist_link_active(&db->db_cache_link)) {
3368                 ASSERT(zfs_refcount_is_zero(&db->db_holds));
3369                 ASSERT(db->db_caching_status == DB_DBUF_CACHE ||
3370                     db->db_caching_status == DB_DBUF_METADATA_CACHE);
3371
3372                 multilist_remove(dbuf_caches[db->db_caching_status].cache, db);
3373                 (void) zfs_refcount_remove_many(
3374                     &dbuf_caches[db->db_caching_status].size,
3375                     db->db.db_size, db);
3376
3377                 if (db->db_caching_status == DB_DBUF_METADATA_CACHE) {
3378                         DBUF_STAT_BUMPDOWN(metadata_cache_count);
3379                 } else {
3380                         DBUF_STAT_BUMPDOWN(cache_levels[db->db_level]);
3381                         DBUF_STAT_BUMPDOWN(cache_count);
3382                         DBUF_STAT_DECR(cache_levels_bytes[db->db_level],
3383                             db->db.db_size);
3384                 }
3385                 db->db_caching_status = DB_NO_CACHE;
3386         }
3387         (void) zfs_refcount_add(&db->db_holds, tag);
3388         DBUF_VERIFY(db);
3389         mutex_exit(&db->db_mtx);
3390
3391         /* NOTE: we can't rele the parent until after we drop the db_mtx */
3392         if (parent)
3393                 dbuf_rele(parent, NULL);
3394
3395         ASSERT3P(DB_DNODE(db), ==, dn);
3396         ASSERT3U(db->db_blkid, ==, blkid);
3397         ASSERT3U(db->db_level, ==, level);
3398         *dbp = db;
3399
3400         return (0);
3401 }
3402
3403 dmu_buf_impl_t *
3404 dbuf_hold(dnode_t *dn, uint64_t blkid, void *tag)
3405 {
3406         return (dbuf_hold_level(dn, 0, blkid, tag));
3407 }
3408
3409 dmu_buf_impl_t *
3410 dbuf_hold_level(dnode_t *dn, int level, uint64_t blkid, void *tag)
3411 {
3412         dmu_buf_impl_t *db;
3413         int err = dbuf_hold_impl(dn, level, blkid, FALSE, FALSE, tag, &db);
3414         return (err ? NULL : db);
3415 }
3416
3417 void
3418 dbuf_create_bonus(dnode_t *dn)
3419 {
3420         ASSERT(RW_WRITE_HELD(&dn->dn_struct_rwlock));
3421
3422         ASSERT(dn->dn_bonus == NULL);
3423         dn->dn_bonus = dbuf_create(dn, 0, DMU_BONUS_BLKID, dn->dn_dbuf, NULL);
3424 }
3425
3426 int
3427 dbuf_spill_set_blksz(dmu_buf_t *db_fake, uint64_t blksz, dmu_tx_t *tx)
3428 {
3429         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
3430
3431         if (db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID)
3432                 return (SET_ERROR(ENOTSUP));
3433         if (blksz == 0)
3434                 blksz = SPA_MINBLOCKSIZE;
3435         ASSERT3U(blksz, <=, spa_maxblocksize(dmu_objset_spa(db->db_objset)));
3436         blksz = P2ROUNDUP(blksz, SPA_MINBLOCKSIZE);
3437
3438         dbuf_new_size(db, blksz, tx);
3439
3440         return (0);
3441 }
3442
3443 void
3444 dbuf_rm_spill(dnode_t *dn, dmu_tx_t *tx)
3445 {
3446         dbuf_free_range(dn, DMU_SPILL_BLKID, DMU_SPILL_BLKID, tx);
3447 }
3448
3449 #pragma weak dmu_buf_add_ref = dbuf_add_ref
3450 void
3451 dbuf_add_ref(dmu_buf_impl_t *db, void *tag)
3452 {
3453         int64_t holds = zfs_refcount_add(&db->db_holds, tag);
3454         VERIFY3S(holds, >, 1);
3455 }
3456
3457 #pragma weak dmu_buf_try_add_ref = dbuf_try_add_ref
3458 boolean_t
3459 dbuf_try_add_ref(dmu_buf_t *db_fake, objset_t *os, uint64_t obj, uint64_t blkid,
3460     void *tag)
3461 {
3462         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
3463         dmu_buf_impl_t *found_db;
3464         boolean_t result = B_FALSE;
3465
3466         if (blkid == DMU_BONUS_BLKID)
3467                 found_db = dbuf_find_bonus(os, obj);
3468         else
3469                 found_db = dbuf_find(os, obj, 0, blkid);
3470
3471         if (found_db != NULL) {
3472                 if (db == found_db && dbuf_refcount(db) > db->db_dirtycnt) {
3473                         (void) zfs_refcount_add(&db->db_holds, tag);
3474                         result = B_TRUE;
3475                 }
3476                 mutex_exit(&found_db->db_mtx);
3477         }
3478         return (result);
3479 }
3480
3481 /*
3482  * If you call dbuf_rele() you had better not be referencing the dnode handle
3483  * unless you have some other direct or indirect hold on the dnode. (An indirect
3484  * hold is a hold on one of the dnode's dbufs, including the bonus buffer.)
3485  * Without that, the dbuf_rele() could lead to a dnode_rele() followed by the
3486  * dnode's parent dbuf evicting its dnode handles.
3487  */
3488 void
3489 dbuf_rele(dmu_buf_impl_t *db, void *tag)
3490 {
3491         mutex_enter(&db->db_mtx);
3492         dbuf_rele_and_unlock(db, tag, B_FALSE);
3493 }
3494
3495 void
3496 dmu_buf_rele(dmu_buf_t *db, void *tag)
3497 {
3498         dbuf_rele((dmu_buf_impl_t *)db, tag);
3499 }
3500
3501 /*
3502  * dbuf_rele() for an already-locked dbuf.  This is necessary to allow
3503  * db_dirtycnt and db_holds to be updated atomically.  The 'evicting'
3504  * argument should be set if we are already in the dbuf-evicting code
3505  * path, in which case we don't want to recursively evict.  This allows us to
3506  * avoid deeply nested stacks that would have a call flow similar to this:
3507  *
3508  * dbuf_rele()-->dbuf_rele_and_unlock()-->dbuf_evict_notify()
3509  *      ^                                               |
3510  *      |                                               |
3511  *      +-----dbuf_destroy()<--dbuf_evict_one()<--------+
3512  *
3513  */
3514 void
3515 dbuf_rele_and_unlock(dmu_buf_impl_t *db, void *tag, boolean_t evicting)
3516 {
3517         int64_t holds;
3518         uint64_t size;
3519
3520         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
3521         DBUF_VERIFY(db);
3522
3523         /*
3524          * Remove the reference to the dbuf before removing its hold on the
3525          * dnode so we can guarantee in dnode_move() that a referenced bonus
3526          * buffer has a corresponding dnode hold.
3527          */
3528         holds = zfs_refcount_remove(&db->db_holds, tag);
3529         ASSERT(holds >= 0);
3530
3531         /*
3532          * We can't freeze indirects if there is a possibility that they
3533          * may be modified in the current syncing context.
3534          */
3535         if (db->db_buf != NULL &&
3536             holds == (db->db_level == 0 ? db->db_dirtycnt : 0)) {
3537                 arc_buf_freeze(db->db_buf);
3538         }
3539
3540         if (holds == db->db_dirtycnt &&
3541             db->db_level == 0 && db->db_user_immediate_evict)
3542                 dbuf_evict_user(db);
3543
3544         if (holds == 0) {
3545                 if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
3546                         dnode_t *dn;
3547                         boolean_t evict_dbuf = db->db_pending_evict;
3548
3549                         /*
3550                          * If the dnode moves here, we cannot cross this
3551                          * barrier until the move completes.
3552                          */
3553                         DB_DNODE_ENTER(db);
3554
3555                         dn = DB_DNODE(db);
3556                         atomic_dec_32(&dn->dn_dbufs_count);
3557
3558                         /*
3559                          * Decrementing the dbuf count means that the bonus
3560                          * buffer's dnode hold is no longer discounted in
3561                          * dnode_move(). The dnode cannot move until after
3562                          * the dnode_rele() below.
3563                          */
3564                         DB_DNODE_EXIT(db);
3565
3566                         /*
3567                          * Do not reference db after its lock is dropped.
3568                          * Another thread may evict it.
3569                          */
3570                         mutex_exit(&db->db_mtx);
3571
3572                         if (evict_dbuf)
3573                                 dnode_evict_bonus(dn);
3574
3575                         dnode_rele(dn, db);
3576                 } else if (db->db_buf == NULL) {
3577                         /*
3578                          * This is a special case: we never associated this
3579                          * dbuf with any data allocated from the ARC.
3580                          */
3581                         ASSERT(db->db_state == DB_UNCACHED ||
3582                             db->db_state == DB_NOFILL);
3583                         dbuf_destroy(db);
3584                 } else if (arc_released(db->db_buf)) {
3585                         /*
3586                          * This dbuf has anonymous data associated with it.
3587                          */
3588                         dbuf_destroy(db);
3589                 } else {
3590                         boolean_t do_arc_evict = B_FALSE;
3591                         blkptr_t bp;
3592                         spa_t *spa = dmu_objset_spa(db->db_objset);
3593
3594                         if (!DBUF_IS_CACHEABLE(db) &&
3595                             db->db_blkptr != NULL &&
3596                             !BP_IS_HOLE(db->db_blkptr) &&
3597                             !BP_IS_EMBEDDED(db->db_blkptr)) {
3598                                 do_arc_evict = B_TRUE;
3599                                 bp = *db->db_blkptr;
3600                         }
3601
3602                         if (!DBUF_IS_CACHEABLE(db) ||
3603                             db->db_pending_evict) {
3604                                 dbuf_destroy(db);
3605                         } else if (!multilist_link_active(&db->db_cache_link)) {
3606                                 ASSERT3U(db->db_caching_status, ==,
3607                                     DB_NO_CACHE);
3608
3609                                 dbuf_cached_state_t dcs =
3610                                     dbuf_include_in_metadata_cache(db) ?
3611                                     DB_DBUF_METADATA_CACHE : DB_DBUF_CACHE;
3612                                 db->db_caching_status = dcs;
3613
3614                                 multilist_insert(dbuf_caches[dcs].cache, db);
3615                                 size = zfs_refcount_add_many(
3616                                     &dbuf_caches[dcs].size,
3617                                     db->db.db_size, db);
3618
3619                                 if (dcs == DB_DBUF_METADATA_CACHE) {
3620                                         DBUF_STAT_BUMP(metadata_cache_count);
3621                                         DBUF_STAT_MAX(
3622                                             metadata_cache_size_bytes_max,
3623                                             size);
3624                                 } else {
3625                                         DBUF_STAT_BUMP(
3626                                             cache_levels[db->db_level]);
3627                                         DBUF_STAT_BUMP(cache_count);
3628                                         DBUF_STAT_INCR(
3629                                             cache_levels_bytes[db->db_level],
3630                                             db->db.db_size);
3631                                         DBUF_STAT_MAX(cache_size_bytes_max,
3632                                             size);
3633                                 }
3634                                 mutex_exit(&db->db_mtx);
3635
3636                                 if (dcs == DB_DBUF_CACHE && !evicting)
3637                                         dbuf_evict_notify(size);
3638                         }
3639
3640                         if (do_arc_evict)
3641                                 arc_freed(spa, &bp);
3642                 }
3643         } else {
3644                 mutex_exit(&db->db_mtx);
3645         }
3646
3647 }
3648
3649 #pragma weak dmu_buf_refcount = dbuf_refcount
3650 uint64_t
3651 dbuf_refcount(dmu_buf_impl_t *db)
3652 {
3653         return (zfs_refcount_count(&db->db_holds));
3654 }
3655
3656 uint64_t
3657 dmu_buf_user_refcount(dmu_buf_t *db_fake)
3658 {
3659         uint64_t holds;
3660         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
3661
3662         mutex_enter(&db->db_mtx);
3663         ASSERT3U(zfs_refcount_count(&db->db_holds), >=, db->db_dirtycnt);
3664         holds = zfs_refcount_count(&db->db_holds) - db->db_dirtycnt;
3665         mutex_exit(&db->db_mtx);
3666
3667         return (holds);
3668 }
3669
3670 void *
3671 dmu_buf_replace_user(dmu_buf_t *db_fake, dmu_buf_user_t *old_user,
3672     dmu_buf_user_t *new_user)
3673 {
3674         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
3675
3676         mutex_enter(&db->db_mtx);
3677         dbuf_verify_user(db, DBVU_NOT_EVICTING);
3678         if (db->db_user == old_user)
3679                 db->db_user = new_user;
3680         else
3681                 old_user = db->db_user;
3682         dbuf_verify_user(db, DBVU_NOT_EVICTING);
3683         mutex_exit(&db->db_mtx);
3684
3685         return (old_user);
3686 }
3687
3688 void *
3689 dmu_buf_set_user(dmu_buf_t *db_fake, dmu_buf_user_t *user)
3690 {
3691         return (dmu_buf_replace_user(db_fake, NULL, user));
3692 }
3693
3694 void *
3695 dmu_buf_set_user_ie(dmu_buf_t *db_fake, dmu_buf_user_t *user)
3696 {
3697         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
3698
3699         db->db_user_immediate_evict = TRUE;
3700         return (dmu_buf_set_user(db_fake, user));
3701 }
3702
3703 void *
3704 dmu_buf_remove_user(dmu_buf_t *db_fake, dmu_buf_user_t *user)
3705 {
3706         return (dmu_buf_replace_user(db_fake, user, NULL));
3707 }
3708
3709 void *
3710 dmu_buf_get_user(dmu_buf_t *db_fake)
3711 {
3712         dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)db_fake;
3713
3714         dbuf_verify_user(db, DBVU_NOT_EVICTING);
3715         return (db->db_user);
3716 }
3717
3718 void
3719 dmu_buf_user_evict_wait()
3720 {
3721         taskq_wait(dbu_evict_taskq);
3722 }
3723
3724 blkptr_t *
3725 dmu_buf_get_blkptr(dmu_buf_t *db)
3726 {
3727         dmu_buf_impl_t *dbi = (dmu_buf_impl_t *)db;
3728         return (dbi->db_blkptr);
3729 }
3730
3731 objset_t *
3732 dmu_buf_get_objset(dmu_buf_t *db)
3733 {
3734         dmu_buf_impl_t *dbi = (dmu_buf_impl_t *)db;
3735         return (dbi->db_objset);
3736 }
3737
3738 dnode_t *
3739 dmu_buf_dnode_enter(dmu_buf_t *db)
3740 {
3741         dmu_buf_impl_t *dbi = (dmu_buf_impl_t *)db;
3742         DB_DNODE_ENTER(dbi);
3743         return (DB_DNODE(dbi));
3744 }
3745
3746 void
3747 dmu_buf_dnode_exit(dmu_buf_t *db)
3748 {
3749         dmu_buf_impl_t *dbi = (dmu_buf_impl_t *)db;
3750         DB_DNODE_EXIT(dbi);
3751 }
3752
3753 static void
3754 dbuf_check_blkptr(dnode_t *dn, dmu_buf_impl_t *db)
3755 {
3756         /* ASSERT(dmu_tx_is_syncing(tx) */
3757         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
3758
3759         if (db->db_blkptr != NULL)
3760                 return;
3761
3762         if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
3763                 db->db_blkptr = DN_SPILL_BLKPTR(dn->dn_phys);
3764                 BP_ZERO(db->db_blkptr);
3765                 return;
3766         }
3767         if (db->db_level == dn->dn_phys->dn_nlevels-1) {
3768                 /*
3769                  * This buffer was allocated at a time when there was
3770                  * no available blkptrs from the dnode, or it was
3771                  * inappropriate to hook it in (i.e., nlevels mismatch).
3772                  */
3773                 ASSERT(db->db_blkid < dn->dn_phys->dn_nblkptr);
3774                 ASSERT(db->db_parent == NULL);
3775                 db->db_parent = dn->dn_dbuf;
3776                 db->db_blkptr = &dn->dn_phys->dn_blkptr[db->db_blkid];
3777                 DBUF_VERIFY(db);
3778         } else {
3779                 dmu_buf_impl_t *parent = db->db_parent;
3780                 int epbs = dn->dn_phys->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
3781
3782                 ASSERT(dn->dn_phys->dn_nlevels > 1);
3783                 if (parent == NULL) {
3784                         mutex_exit(&db->db_mtx);
3785                         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
3786                         parent = dbuf_hold_level(dn, db->db_level + 1,
3787                             db->db_blkid >> epbs, db);
3788                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
3789                         mutex_enter(&db->db_mtx);
3790                         db->db_parent = parent;
3791                 }
3792                 db->db_blkptr = (blkptr_t *)parent->db.db_data +
3793                     (db->db_blkid & ((1ULL << epbs) - 1));
3794                 DBUF_VERIFY(db);
3795         }
3796 }
3797
3798 static void
3799 dbuf_sync_bonus(dbuf_dirty_record_t *dr, dmu_tx_t *tx)
3800 {
3801         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
3802         void *data = dr->dt.dl.dr_data;
3803
3804         ASSERT0(db->db_level);
3805         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
3806         ASSERT(DB_DNODE_HELD(db));
3807         ASSERT(db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID);
3808         ASSERT(data != NULL);
3809
3810         dnode_t *dn = DB_DNODE(db);
3811         ASSERT3U(DN_MAX_BONUS_LEN(dn->dn_phys), <=,
3812             DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_phys->dn_extra_slots + 1));
3813         bcopy(data, DN_BONUS(dn->dn_phys), DN_MAX_BONUS_LEN(dn->dn_phys));
3814         DB_DNODE_EXIT(db);
3815
3816         dbuf_sync_leaf_verify_bonus_dnode(dr);
3817
3818         dbuf_undirty_bonus(dr);
3819         dbuf_rele_and_unlock(db, (void *)(uintptr_t)tx->tx_txg, B_FALSE);
3820 }
3821
3822 /*
3823  * When syncing out a blocks of dnodes, adjust the block to deal with
3824  * encryption.  Normally, we make sure the block is decrypted before writing
3825  * it.  If we have crypt params, then we are writing a raw (encrypted) block,
3826  * from a raw receive.  In this case, set the ARC buf's crypt params so
3827  * that the BP will be filled with the correct byteorder, salt, iv, and mac.
3828  */
3829 static void
3830 dbuf_prepare_encrypted_dnode_leaf(dbuf_dirty_record_t *dr)
3831 {
3832         int err;
3833         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
3834
3835         ASSERT(MUTEX_HELD(&db->db_mtx));
3836         ASSERT3U(db->db.db_object, ==, DMU_META_DNODE_OBJECT);
3837         ASSERT3U(db->db_level, ==, 0);
3838
3839         if (!db->db_objset->os_raw_receive && arc_is_encrypted(db->db_buf)) {
3840                 zbookmark_phys_t zb;
3841
3842                 /*
3843                  * Unfortunately, there is currently no mechanism for
3844                  * syncing context to handle decryption errors. An error
3845                  * here is only possible if an attacker maliciously
3846                  * changed a dnode block and updated the associated
3847                  * checksums going up the block tree.
3848                  */
3849                 SET_BOOKMARK(&zb, dmu_objset_id(db->db_objset),
3850                     db->db.db_object, db->db_level, db->db_blkid);
3851                 err = arc_untransform(db->db_buf, db->db_objset->os_spa,
3852                     &zb, B_TRUE);
3853                 if (err)
3854                         panic("Invalid dnode block MAC");
3855         } else if (dr->dt.dl.dr_has_raw_params) {
3856                 (void) arc_release(dr->dt.dl.dr_data, db);
3857                 arc_convert_to_raw(dr->dt.dl.dr_data,
3858                     dmu_objset_id(db->db_objset),
3859                     dr->dt.dl.dr_byteorder, DMU_OT_DNODE,
3860                     dr->dt.dl.dr_salt, dr->dt.dl.dr_iv, dr->dt.dl.dr_mac);
3861         }
3862 }
3863
3864 /*
3865  * dbuf_sync_indirect() is called recursively from dbuf_sync_list() so it
3866  * is critical the we not allow the compiler to inline this function in to
3867  * dbuf_sync_list() thereby drastically bloating the stack usage.
3868  */
3869 noinline static void
3870 dbuf_sync_indirect(dbuf_dirty_record_t *dr, dmu_tx_t *tx)
3871 {
3872         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
3873         dnode_t *dn;
3874         zio_t *zio;
3875
3876         ASSERT(dmu_tx_is_syncing(tx));
3877
3878         dprintf_dbuf_bp(db, db->db_blkptr, "blkptr=%p", db->db_blkptr);
3879
3880         mutex_enter(&db->db_mtx);
3881
3882         ASSERT(db->db_level > 0);
3883         DBUF_VERIFY(db);
3884
3885         /* Read the block if it hasn't been read yet. */
3886         if (db->db_buf == NULL) {
3887                 mutex_exit(&db->db_mtx);
3888                 (void) dbuf_read(db, NULL, DB_RF_MUST_SUCCEED);
3889                 mutex_enter(&db->db_mtx);
3890         }
3891         ASSERT3U(db->db_state, ==, DB_CACHED);
3892         ASSERT(db->db_buf != NULL);
3893
3894         DB_DNODE_ENTER(db);
3895         dn = DB_DNODE(db);
3896         /* Indirect block size must match what the dnode thinks it is. */
3897         ASSERT3U(db->db.db_size, ==, 1<<dn->dn_phys->dn_indblkshift);
3898         dbuf_check_blkptr(dn, db);
3899         DB_DNODE_EXIT(db);
3900
3901         /* Provide the pending dirty record to child dbufs */
3902         db->db_data_pending = dr;
3903
3904         mutex_exit(&db->db_mtx);
3905
3906         dbuf_write(dr, db->db_buf, tx);
3907
3908         zio = dr->dr_zio;
3909         mutex_enter(&dr->dt.di.dr_mtx);
3910         dbuf_sync_list(&dr->dt.di.dr_children, db->db_level - 1, tx);
3911         ASSERT(list_head(&dr->dt.di.dr_children) == NULL);
3912         mutex_exit(&dr->dt.di.dr_mtx);
3913         zio_nowait(zio);
3914 }
3915
3916 /*
3917  * Verify that the size of the data in our bonus buffer does not exceed
3918  * its recorded size.
3919  *
3920  * The purpose of this verification is to catch any cases in development
3921  * where the size of a phys structure (i.e space_map_phys_t) grows and,
3922  * due to incorrect feature management, older pools expect to read more
3923  * data even though they didn't actually write it to begin with.
3924  *
3925  * For a example, this would catch an error in the feature logic where we
3926  * open an older pool and we expect to write the space map histogram of
3927  * a space map with size SPACE_MAP_SIZE_V0.
3928  */
3929 static void
3930 dbuf_sync_leaf_verify_bonus_dnode(dbuf_dirty_record_t *dr)
3931 {
3932 #ifdef ZFS_DEBUG
3933         dnode_t *dn = DB_DNODE(dr->dr_dbuf);
3934
3935         /*
3936          * Encrypted bonus buffers can have data past their bonuslen.
3937          * Skip the verification of these blocks.
3938          */
3939         if (DMU_OT_IS_ENCRYPTED(dn->dn_bonustype))
3940                 return;
3941
3942         uint16_t bonuslen = dn->dn_phys->dn_bonuslen;
3943         uint16_t maxbonuslen = DN_SLOTS_TO_BONUSLEN(dn->dn_num_slots);
3944         ASSERT3U(bonuslen, <=, maxbonuslen);
3945
3946         arc_buf_t *datap = dr->dt.dl.dr_data;
3947         char *datap_end = ((char *)datap) + bonuslen;
3948         char *datap_max = ((char *)datap) + maxbonuslen;
3949
3950         /* ensure that everything is zero after our data */
3951         for (; datap_end < datap_max; datap_end++)
3952                 ASSERT(*datap_end == 0);
3953 #endif
3954 }
3955
3956 /*
3957  * dbuf_sync_leaf() is called recursively from dbuf_sync_list() so it is
3958  * critical the we not allow the compiler to inline this function in to
3959  * dbuf_sync_list() thereby drastically bloating the stack usage.
3960  */
3961 noinline static void
3962 dbuf_sync_leaf(dbuf_dirty_record_t *dr, dmu_tx_t *tx)
3963 {
3964         arc_buf_t **datap = &dr->dt.dl.dr_data;
3965         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
3966         dnode_t *dn;
3967         objset_t *os;
3968         uint64_t txg = tx->tx_txg;
3969
3970         ASSERT(dmu_tx_is_syncing(tx));
3971
3972         dprintf_dbuf_bp(db, db->db_blkptr, "blkptr=%p", db->db_blkptr);
3973
3974         mutex_enter(&db->db_mtx);
3975         /*
3976          * To be synced, we must be dirtied.  But we
3977          * might have been freed after the dirty.
3978          */
3979         if (db->db_state == DB_UNCACHED) {
3980                 /* This buffer has been freed since it was dirtied */
3981                 ASSERT(db->db.db_data == NULL);
3982         } else if (db->db_state == DB_FILL) {
3983                 /* This buffer was freed and is now being re-filled */
3984                 ASSERT(db->db.db_data != dr->dt.dl.dr_data);
3985         } else {
3986                 ASSERT(db->db_state == DB_CACHED || db->db_state == DB_NOFILL);
3987         }
3988         DBUF_VERIFY(db);
3989
3990         DB_DNODE_ENTER(db);
3991         dn = DB_DNODE(db);
3992
3993         if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
3994                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
3995                 if (!(dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR)) {
3996                         /*
3997                          * In the previous transaction group, the bonus buffer
3998                          * was entirely used to store the attributes for the
3999                          * dnode which overrode the dn_spill field.  However,
4000                          * when adding more attributes to the file a spill
4001                          * block was required to hold the extra attributes.
4002                          *
4003                          * Make sure to clear the garbage left in the dn_spill
4004                          * field from the previous attributes in the bonus
4005                          * buffer.  Otherwise, after writing out the spill
4006                          * block to the new allocated dva, it will free
4007                          * the old block pointed to by the invalid dn_spill.
4008                          */
4009                         db->db_blkptr = NULL;
4010                 }
4011                 dn->dn_phys->dn_flags |= DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR;
4012                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
4013         }
4014
4015         /*
4016          * If this is a bonus buffer, simply copy the bonus data into the
4017          * dnode.  It will be written out when the dnode is synced (and it
4018          * will be synced, since it must have been dirty for dbuf_sync to
4019          * be called).
4020          */
4021         if (db->db_blkid == DMU_BONUS_BLKID) {
4022                 ASSERT(dr->dr_dbuf == db);
4023                 dbuf_sync_bonus(dr, tx);
4024                 return;
4025         }
4026
4027         os = dn->dn_objset;
4028
4029         /*
4030          * This function may have dropped the db_mtx lock allowing a dmu_sync
4031          * operation to sneak in. As a result, we need to ensure that we
4032          * don't check the dr_override_state until we have returned from
4033          * dbuf_check_blkptr.
4034          */
4035         dbuf_check_blkptr(dn, db);
4036
4037         /*
4038          * If this buffer is in the middle of an immediate write,
4039          * wait for the synchronous IO to complete.
4040          */
4041         while (dr->dt.dl.dr_override_state == DR_IN_DMU_SYNC) {
4042                 ASSERT(dn->dn_object != DMU_META_DNODE_OBJECT);
4043                 cv_wait(&db->db_changed, &db->db_mtx);
4044                 ASSERT(dr->dt.dl.dr_override_state != DR_NOT_OVERRIDDEN);
4045         }
4046
4047         /*
4048          * If this is a dnode block, ensure it is appropriately encrypted
4049          * or decrypted, depending on what we are writing to it this txg.
4050          */
4051         if (os->os_encrypted && dn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
4052                 dbuf_prepare_encrypted_dnode_leaf(dr);
4053
4054         if (db->db_state != DB_NOFILL &&
4055             dn->dn_object != DMU_META_DNODE_OBJECT &&
4056             zfs_refcount_count(&db->db_holds) > 1 &&
4057             dr->dt.dl.dr_override_state != DR_OVERRIDDEN &&
4058             *datap == db->db_buf) {
4059                 /*
4060                  * If this buffer is currently "in use" (i.e., there
4061                  * are active holds and db_data still references it),
4062                  * then make a copy before we start the write so that
4063                  * any modifications from the open txg will not leak
4064                  * into this write.
4065                  *
4066                  * NOTE: this copy does not need to be made for
4067                  * objects only modified in the syncing context (e.g.
4068                  * DNONE_DNODE blocks).
4069                  */
4070                 *datap = dbuf_alloc_arcbuf_from_arcbuf(db, db->db_buf);
4071                 bcopy(db->db.db_data, (*datap)->b_data, arc_buf_size(*datap));
4072         }
4073         db->db_data_pending = dr;
4074
4075         mutex_exit(&db->db_mtx);
4076
4077         dbuf_write(dr, *datap, tx);
4078
4079         ASSERT(!list_link_active(&dr->dr_dirty_node));
4080         if (dn->dn_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4081                 list_insert_tail(&dn->dn_dirty_records[txg & TXG_MASK], dr);
4082                 DB_DNODE_EXIT(db);
4083         } else {
4084                 /*
4085                  * Although zio_nowait() does not "wait for an IO", it does
4086                  * initiate the IO. If this is an empty write it seems plausible
4087                  * that the IO could actually be completed before the nowait
4088                  * returns. We need to DB_DNODE_EXIT() first in case
4089                  * zio_nowait() invalidates the dbuf.
4090                  */
4091                 DB_DNODE_EXIT(db);
4092                 zio_nowait(dr->dr_zio);
4093         }
4094 }
4095
4096 void
4097 dbuf_sync_list(list_t *list, int level, dmu_tx_t *tx)
4098 {
4099         dbuf_dirty_record_t *dr;
4100
4101         while ((dr = list_head(list))) {
4102                 if (dr->dr_zio != NULL) {
4103                         /*
4104                          * If we find an already initialized zio then we
4105                          * are processing the meta-dnode, and we have finished.
4106                          * The dbufs for all dnodes are put back on the list
4107                          * during processing, so that we can zio_wait()
4108                          * these IOs after initiating all child IOs.
4109                          */
4110                         ASSERT3U(dr->dr_dbuf->db.db_object, ==,
4111                             DMU_META_DNODE_OBJECT);
4112                         break;
4113                 }
4114                 if (dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID &&
4115                     dr->dr_dbuf->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
4116                         VERIFY3U(dr->dr_dbuf->db_level, ==, level);
4117                 }
4118                 list_remove(list, dr);
4119                 if (dr->dr_dbuf->db_level > 0)
4120                         dbuf_sync_indirect(dr, tx);
4121                 else
4122                         dbuf_sync_leaf(dr, tx);
4123         }
4124 }
4125
4126 /* ARGSUSED */
4127 static void
4128 dbuf_write_ready(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *vdb)
4129 {
4130         dmu_buf_impl_t *db = vdb;
4131         dnode_t *dn;
4132         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4133         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
4134         spa_t *spa = zio->io_spa;
4135         int64_t delta;
4136         uint64_t fill = 0;
4137         int i;
4138
4139         ASSERT3P(db->db_blkptr, !=, NULL);
4140         ASSERT3P(&db->db_data_pending->dr_bp_copy, ==, bp);
4141
4142         DB_DNODE_ENTER(db);
4143         dn = DB_DNODE(db);
4144         delta = bp_get_dsize_sync(spa, bp) - bp_get_dsize_sync(spa, bp_orig);
4145         dnode_diduse_space(dn, delta - zio->io_prev_space_delta);
4146         zio->io_prev_space_delta = delta;
4147
4148         if (bp->blk_birth != 0) {
4149                 ASSERT((db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID &&
4150                     BP_GET_TYPE(bp) == dn->dn_type) ||
4151                     (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID &&
4152                     BP_GET_TYPE(bp) == dn->dn_bonustype) ||
4153                     BP_IS_EMBEDDED(bp));
4154                 ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == db->db_level);
4155         }
4156
4157         mutex_enter(&db->db_mtx);
4158
4159 #ifdef ZFS_DEBUG
4160         if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
4161                 ASSERT(dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR);
4162                 ASSERT(!(BP_IS_HOLE(bp)) &&
4163                     db->db_blkptr == DN_SPILL_BLKPTR(dn->dn_phys));
4164         }
4165 #endif
4166
4167         if (db->db_level == 0) {
4168                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
4169                 if (db->db_blkid > dn->dn_phys->dn_maxblkid &&
4170                     db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) {
4171                         ASSERT0(db->db_objset->os_raw_receive);
4172                         dn->dn_phys->dn_maxblkid = db->db_blkid;
4173                 }
4174                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
4175
4176                 if (dn->dn_type == DMU_OT_DNODE) {
4177                         i = 0;
4178                         while (i < db->db.db_size) {
4179                                 dnode_phys_t *dnp =
4180                                     (void *)(((char *)db->db.db_data) + i);
4181
4182                                 i += DNODE_MIN_SIZE;
4183                                 if (dnp->dn_type != DMU_OT_NONE) {
4184                                         fill++;
4185                                         i += dnp->dn_extra_slots *
4186                                             DNODE_MIN_SIZE;
4187                                 }
4188                         }
4189                 } else {
4190                         if (BP_IS_HOLE(bp)) {
4191                                 fill = 0;
4192                         } else {
4193                                 fill = 1;
4194                         }
4195                 }
4196         } else {
4197                 blkptr_t *ibp = db->db.db_data;
4198                 ASSERT3U(db->db.db_size, ==, 1<<dn->dn_phys->dn_indblkshift);
4199                 for (i = db->db.db_size >> SPA_BLKPTRSHIFT; i > 0; i--, ibp++) {
4200                         if (BP_IS_HOLE(ibp))
4201                                 continue;
4202                         fill += BP_GET_FILL(ibp);
4203                 }
4204         }
4205         DB_DNODE_EXIT(db);
4206
4207         if (!BP_IS_EMBEDDED(bp))
4208                 BP_SET_FILL(bp, fill);
4209
4210         mutex_exit(&db->db_mtx);
4211
4212         db_lock_type_t dblt = dmu_buf_lock_parent(db, RW_WRITER, FTAG);
4213         *db->db_blkptr = *bp;
4214         dmu_buf_unlock_parent(db, dblt, FTAG);
4215 }
4216
4217 /* ARGSUSED */
4218 /*
4219  * This function gets called just prior to running through the compression
4220  * stage of the zio pipeline. If we're an indirect block comprised of only
4221  * holes, then we want this indirect to be compressed away to a hole. In
4222  * order to do that we must zero out any information about the holes that
4223  * this indirect points to prior to before we try to compress it.
4224  */
4225 static void
4226 dbuf_write_children_ready(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *vdb)
4227 {
4228         dmu_buf_impl_t *db = vdb;
4229         dnode_t *dn;
4230         blkptr_t *bp;
4231         unsigned int epbs, i;
4232
4233         ASSERT3U(db->db_level, >, 0);
4234         DB_DNODE_ENTER(db);
4235         dn = DB_DNODE(db);
4236         epbs = dn->dn_phys->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
4237         ASSERT3U(epbs, <, 31);
4238
4239         /* Determine if all our children are holes */
4240         for (i = 0, bp = db->db.db_data; i < 1ULL << epbs; i++, bp++) {
4241                 if (!BP_IS_HOLE(bp))
4242                         break;
4243         }
4244
4245         /*
4246          * If all the children are holes, then zero them all out so that
4247          * we may get compressed away.
4248          */
4249         if (i == 1ULL << epbs) {
4250                 /*
4251                  * We only found holes. Grab the rwlock to prevent
4252                  * anybody from reading the blocks we're about to
4253                  * zero out.
4254                  */
4255                 rw_enter(&db->db_rwlock, RW_WRITER);
4256                 bzero(db->db.db_data, db->db.db_size);
4257                 rw_exit(&db->db_rwlock);
4258         }
4259         DB_DNODE_EXIT(db);
4260 }
4261
4262 /*
4263  * The SPA will call this callback several times for each zio - once
4264  * for every physical child i/o (zio->io_phys_children times).  This
4265  * allows the DMU to monitor the progress of each logical i/o.  For example,
4266  * there may be 2 copies of an indirect block, or many fragments of a RAID-Z
4267  * block.  There may be a long delay before all copies/fragments are completed,
4268  * so this callback allows us to retire dirty space gradually, as the physical
4269  * i/os complete.
4270  */
4271 /* ARGSUSED */
4272 static void
4273 dbuf_write_physdone(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *arg)
4274 {
4275         dmu_buf_impl_t *db = arg;
4276         objset_t *os = db->db_objset;
4277         dsl_pool_t *dp = dmu_objset_pool(os);
4278         dbuf_dirty_record_t *dr;
4279         int delta = 0;
4280
4281         dr = db->db_data_pending;
4282         ASSERT3U(dr->dr_txg, ==, zio->io_txg);
4283
4284         /*
4285          * The callback will be called io_phys_children times.  Retire one
4286          * portion of our dirty space each time we are called.  Any rounding
4287          * error will be cleaned up by dbuf_write_done().
4288          */
4289         delta = dr->dr_accounted / zio->io_phys_children;
4290         dsl_pool_undirty_space(dp, delta, zio->io_txg);
4291 }
4292
4293 /* ARGSUSED */
4294 static void
4295 dbuf_write_done(zio_t *zio, arc_buf_t *buf, void *vdb)
4296 {
4297         dmu_buf_impl_t *db = vdb;
4298         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
4299         blkptr_t *bp = db->db_blkptr;
4300         objset_t *os = db->db_objset;
4301         dmu_tx_t *tx = os->os_synctx;
4302         dbuf_dirty_record_t *dr;
4303
4304         ASSERT0(zio->io_error);
4305         ASSERT(db->db_blkptr == bp);
4306
4307         /*
4308          * For nopwrites and rewrites we ensure that the bp matches our
4309          * original and bypass all the accounting.
4310          */
4311         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)) {
4312                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, bp_orig));
4313         } else {
4314                 dsl_dataset_t *ds = os->os_dsl_dataset;
4315                 (void) dsl_dataset_block_kill(ds, bp_orig, tx, B_TRUE);
4316                 dsl_dataset_block_born(ds, bp, tx);
4317         }
4318
4319         mutex_enter(&db->db_mtx);
4320
4321         DBUF_VERIFY(db);
4322
4323         dr = db->db_data_pending;
4324         ASSERT(!list_link_active(&dr->dr_dirty_node));
4325         ASSERT(dr->dr_dbuf == db);
4326         ASSERT(list_next(&db->db_dirty_records, dr) == NULL);
4327         list_remove(&db->db_dirty_records, dr);
4328
4329 #ifdef ZFS_DEBUG
4330         if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID) {
4331                 dnode_t *dn;
4332
4333                 DB_DNODE_ENTER(db);
4334                 dn = DB_DNODE(db);
4335                 ASSERT(dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR);
4336                 ASSERT(!(BP_IS_HOLE(db->db_blkptr)) &&
4337                     db->db_blkptr == DN_SPILL_BLKPTR(dn->dn_phys));
4338                 DB_DNODE_EXIT(db);
4339         }
4340 #endif
4341
4342         if (db->db_level == 0) {
4343                 ASSERT(db->db_blkid != DMU_BONUS_BLKID);
4344                 ASSERT(dr->dt.dl.dr_override_state == DR_NOT_OVERRIDDEN);
4345                 if (db->db_state != DB_NOFILL) {
4346                         if (dr->dt.dl.dr_data != db->db_buf)
4347                                 arc_buf_destroy(dr->dt.dl.dr_data, db);
4348                 }
4349         } else {
4350                 dnode_t *dn;
4351
4352                 DB_DNODE_ENTER(db);
4353                 dn = DB_DNODE(db);
4354                 ASSERT(list_head(&dr->dt.di.dr_children) == NULL);
4355                 ASSERT3U(db->db.db_size, ==, 1 << dn->dn_phys->dn_indblkshift);
4356                 if (!BP_IS_HOLE(db->db_blkptr)) {
4357                         int epbs __maybe_unused = dn->dn_phys->dn_indblkshift -
4358                             SPA_BLKPTRSHIFT;
4359                         ASSERT3U(db->db_blkid, <=,
4360                             dn->dn_phys->dn_maxblkid >> (db->db_level * epbs));
4361                         ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(db->db_blkptr), ==,
4362                             db->db.db_size);
4363                 }
4364                 DB_DNODE_EXIT(db);
4365                 mutex_destroy(&dr->dt.di.dr_mtx);
4366                 list_destroy(&dr->dt.di.dr_children);
4367         }
4368
4369         cv_broadcast(&db->db_changed);
4370         ASSERT(db->db_dirtycnt > 0);
4371         db->db_dirtycnt -= 1;
4372         db->db_data_pending = NULL;
4373         dbuf_rele_and_unlock(db, (void *)(uintptr_t)tx->tx_txg, B_FALSE);
4374
4375         /*
4376          * If we didn't do a physical write in this ZIO and we
4377          * still ended up here, it means that the space of the
4378          * dbuf that we just released (and undirtied) above hasn't
4379          * been marked as undirtied in the pool's accounting.
4380          *
4381          * Thus, we undirty that space in the pool's view of the
4382          * world here. For physical writes this type of update
4383          * happens in dbuf_write_physdone().
4384          *
4385          * If we did a physical write, cleanup any rounding errors
4386          * that came up due to writing multiple copies of a block
4387          * on disk [see dbuf_write_physdone()].
4388          */
4389         if (zio->io_phys_children == 0) {
4390                 dsl_pool_undirty_space(dmu_objset_pool(os),
4391                     dr->dr_accounted, zio->io_txg);
4392         } else {
4393                 dsl_pool_undirty_space(dmu_objset_pool(os),
4394                     dr->dr_accounted % zio->io_phys_children, zio->io_txg);
4395         }
4396
4397         kmem_free(dr, sizeof (dbuf_dirty_record_t));
4398 }
4399
4400 static void
4401 dbuf_write_nofill_ready(zio_t *zio)
4402 {
4403         dbuf_write_ready(zio, NULL, zio->io_private);
4404 }
4405
4406 static void
4407 dbuf_write_nofill_done(zio_t *zio)
4408 {
4409         dbuf_write_done(zio, NULL, zio->io_private);
4410 }
4411
4412 static void
4413 dbuf_write_override_ready(zio_t *zio)
4414 {
4415         dbuf_dirty_record_t *dr = zio->io_private;
4416         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
4417
4418         dbuf_write_ready(zio, NULL, db);
4419 }
4420
4421 static void
4422 dbuf_write_override_done(zio_t *zio)
4423 {
4424         dbuf_dirty_record_t *dr = zio->io_private;
4425         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
4426         blkptr_t *obp = &dr->dt.dl.dr_overridden_by;
4427
4428         mutex_enter(&db->db_mtx);
4429         if (!BP_EQUAL(zio->io_bp, obp)) {
4430                 if (!BP_IS_HOLE(obp))
4431                         dsl_free(spa_get_dsl(zio->io_spa), zio->io_txg, obp);
4432                 arc_release(dr->dt.dl.dr_data, db);
4433         }
4434         mutex_exit(&db->db_mtx);
4435
4436         dbuf_write_done(zio, NULL, db);
4437
4438         if (zio->io_abd != NULL)
4439                 abd_put(zio->io_abd);
4440 }
4441
4442 typedef struct dbuf_remap_impl_callback_arg {
4443         objset_t        *drica_os;
4444         uint64_t        drica_blk_birth;
4445         dmu_tx_t        *drica_tx;
4446 } dbuf_remap_impl_callback_arg_t;
4447
4448 static void
4449 dbuf_remap_impl_callback(uint64_t vdev, uint64_t offset, uint64_t size,
4450     void *arg)
4451 {
4452         dbuf_remap_impl_callback_arg_t *drica = arg;
4453         objset_t *os = drica->drica_os;
4454         spa_t *spa = dmu_objset_spa(os);
4455         dmu_tx_t *tx = drica->drica_tx;
4456
4457         ASSERT(dsl_pool_sync_context(spa_get_dsl(spa)));
4458
4459         if (os == spa_meta_objset(spa)) {
4460                 spa_vdev_indirect_mark_obsolete(spa, vdev, offset, size, tx);
4461         } else {
4462                 dsl_dataset_block_remapped(dmu_objset_ds(os), vdev, offset,
4463                     size, drica->drica_blk_birth, tx);
4464         }
4465 }
4466
4467 static void
4468 dbuf_remap_impl(dnode_t *dn, blkptr_t *bp, krwlock_t *rw, dmu_tx_t *tx)
4469 {
4470         blkptr_t bp_copy = *bp;
4471         spa_t *spa = dmu_objset_spa(dn->dn_objset);
4472         dbuf_remap_impl_callback_arg_t drica;
4473
4474         ASSERT(dsl_pool_sync_context(spa_get_dsl(spa)));
4475
4476         drica.drica_os = dn->dn_objset;
4477         drica.drica_blk_birth = bp->blk_birth;
4478         drica.drica_tx = tx;
4479         if (spa_remap_blkptr(spa, &bp_copy, dbuf_remap_impl_callback,
4480             &drica)) {
4481                 /*
4482                  * If the blkptr being remapped is tracked by a livelist,
4483                  * then we need to make sure the livelist reflects the update.
4484                  * First, cancel out the old blkptr by appending a 'FREE'
4485                  * entry. Next, add an 'ALLOC' to track the new version. This
4486                  * way we avoid trying to free an inaccurate blkptr at delete.
4487                  * Note that embedded blkptrs are not tracked in livelists.
4488                  */
4489                 if (dn->dn_objset != spa_meta_objset(spa)) {
4490                         dsl_dataset_t *ds = dmu_objset_ds(dn->dn_objset);
4491                         if (dsl_deadlist_is_open(&ds->ds_dir->dd_livelist) &&
4492                             bp->blk_birth > ds->ds_dir->dd_origin_txg) {
4493                                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
4494                                 ASSERT(dsl_dir_is_clone(ds->ds_dir));
4495                                 ASSERT(spa_feature_is_enabled(spa,
4496                                     SPA_FEATURE_LIVELIST));
4497                                 bplist_append(&ds->ds_dir->dd_pending_frees,
4498                                     bp);
4499                                 bplist_append(&ds->ds_dir->dd_pending_allocs,
4500                                     &bp_copy);
4501                         }
4502                 }
4503
4504                 /*
4505                  * The db_rwlock prevents dbuf_read_impl() from
4506                  * dereferencing the BP while we are changing it.  To
4507                  * avoid lock contention, only grab it when we are actually
4508                  * changing the BP.
4509                  */
4510                 if (rw != NULL)
4511                         rw_enter(rw, RW_WRITER);
4512                 *bp = bp_copy;
4513                 if (rw != NULL)
4514                         rw_exit(rw);
4515         }
4516 }
4517
4518 /*
4519  * Remap any existing BP's to concrete vdevs, if possible.
4520  */
4521 static void
4522 dbuf_remap(dnode_t *dn, dmu_buf_impl_t *db, dmu_tx_t *tx)
4523 {
4524         spa_t *spa = dmu_objset_spa(db->db_objset);
4525         ASSERT(dsl_pool_sync_context(spa_get_dsl(spa)));
4526
4527         if (!spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_DEVICE_REMOVAL))
4528                 return;
4529
4530         if (db->db_level > 0) {
4531                 blkptr_t *bp = db->db.db_data;
4532                 for (int i = 0; i < db->db.db_size >> SPA_BLKPTRSHIFT; i++) {
4533                         dbuf_remap_impl(dn, &bp[i], &db->db_rwlock, tx);
4534                 }
4535         } else if (db->db.db_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4536                 dnode_phys_t *dnp = db->db.db_data;
4537                 ASSERT3U(db->db_dnode_handle->dnh_dnode->dn_type, ==,
4538                     DMU_OT_DNODE);
4539                 for (int i = 0; i < db->db.db_size >> DNODE_SHIFT;
4540                     i += dnp[i].dn_extra_slots + 1) {
4541                         for (int j = 0; j < dnp[i].dn_nblkptr; j++) {
4542                                 krwlock_t *lock = (dn->dn_dbuf == NULL ? NULL :
4543                                     &dn->dn_dbuf->db_rwlock);
4544                                 dbuf_remap_impl(dn, &dnp[i].dn_blkptr[j], lock,
4545                                     tx);
4546                         }
4547                 }
4548         }
4549 }
4550
4551
4552 /* Issue I/O to commit a dirty buffer to disk. */
4553 static void
4554 dbuf_write(dbuf_dirty_record_t *dr, arc_buf_t *data, dmu_tx_t *tx)
4555 {
4556         dmu_buf_impl_t *db = dr->dr_dbuf;
4557         dnode_t *dn;
4558         objset_t *os;
4559         dmu_buf_impl_t *parent = db->db_parent;
4560         uint64_t txg = tx->tx_txg;
4561         zbookmark_phys_t zb;
4562         zio_prop_t zp;
4563         zio_t *pio; /* parent I/O */
4564         int wp_flag = 0;
4565
4566         ASSERT(dmu_tx_is_syncing(tx));
4567
4568         DB_DNODE_ENTER(db);
4569         dn = DB_DNODE(db);
4570         os = dn->dn_objset;
4571
4572         if (db->db_state != DB_NOFILL) {
4573                 if (db->db_level > 0 || dn->dn_type == DMU_OT_DNODE) {
4574                         /*
4575                          * Private object buffers are released here rather
4576                          * than in dbuf_dirty() since they are only modified
4577                          * in the syncing context and we don't want the
4578                          * overhead of making multiple copies of the data.
4579                          */
4580                         if (BP_IS_HOLE(db->db_blkptr)) {
4581                                 arc_buf_thaw(data);
4582                         } else {
4583                                 dbuf_release_bp(db);
4584                         }
4585                         dbuf_remap(dn, db, tx);
4586                 }
4587         }
4588
4589         if (parent != dn->dn_dbuf) {
4590                 /* Our parent is an indirect block. */
4591                 /* We have a dirty parent that has been scheduled for write. */
4592                 ASSERT(parent && parent->db_data_pending);
4593                 /* Our parent's buffer is one level closer to the dnode. */
4594                 ASSERT(db->db_level == parent->db_level-1);
4595                 /*
4596                  * We're about to modify our parent's db_data by modifying
4597                  * our block pointer, so the parent must be released.
4598                  */
4599                 ASSERT(arc_released(parent->db_buf));
4600                 pio = parent->db_data_pending->dr_zio;
4601         } else {
4602                 /* Our parent is the dnode itself. */
4603                 ASSERT((db->db_level == dn->dn_phys->dn_nlevels-1 &&
4604                     db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID) ||
4605                     (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID && db->db_level == 0));
4606                 if (db->db_blkid != DMU_SPILL_BLKID)
4607                         ASSERT3P(db->db_blkptr, ==,
4608                             &dn->dn_phys->dn_blkptr[db->db_blkid]);
4609                 pio = dn->dn_zio;
4610         }
4611
4612         ASSERT(db->db_level == 0 || data == db->db_buf);
4613         ASSERT3U(db->db_blkptr->blk_birth, <=, txg);
4614         ASSERT(pio);
4615
4616         SET_BOOKMARK(&zb, os->os_dsl_dataset ?
4617             os->os_dsl_dataset->ds_object : DMU_META_OBJSET,
4618             db->db.db_object, db->db_level, db->db_blkid);
4619
4620         if (db->db_blkid == DMU_SPILL_BLKID)
4621                 wp_flag = WP_SPILL;
4622         wp_flag |= (db->db_state == DB_NOFILL) ? WP_NOFILL : 0;
4623
4624         dmu_write_policy(os, dn, db->db_level, wp_flag, &zp);
4625         DB_DNODE_EXIT(db);
4626
4627         /*
4628          * We copy the blkptr now (rather than when we instantiate the dirty
4629          * record), because its value can change between open context and
4630          * syncing context. We do not need to hold dn_struct_rwlock to read
4631          * db_blkptr because we are in syncing context.
4632          */
4633         dr->dr_bp_copy = *db->db_blkptr;
4634
4635         if (db->db_level == 0 &&
4636             dr->dt.dl.dr_override_state == DR_OVERRIDDEN) {
4637                 /*
4638                  * The BP for this block has been provided by open context
4639                  * (by dmu_sync() or dmu_buf_write_embedded()).
4640                  */
4641                 abd_t *contents = (data != NULL) ?
4642                     abd_get_from_buf(data->b_data, arc_buf_size(data)) : NULL;
4643
4644                 dr->dr_zio = zio_write(pio, os->os_spa, txg, &dr->dr_bp_copy,
4645                     contents, db->db.db_size, db->db.db_size, &zp,
4646                     dbuf_write_override_ready, NULL, NULL,
4647                     dbuf_write_override_done,
4648                     dr, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE, ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED, &zb);
4649                 mutex_enter(&db->db_mtx);
4650                 dr->dt.dl.dr_override_state = DR_NOT_OVERRIDDEN;
4651                 zio_write_override(dr->dr_zio, &dr->dt.dl.dr_overridden_by,
4652                     dr->dt.dl.dr_copies, dr->dt.dl.dr_nopwrite);
4653                 mutex_exit(&db->db_mtx);
4654         } else if (db->db_state == DB_NOFILL) {
4655                 ASSERT(zp.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF ||
4656                     zp.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_NOPARITY);
4657                 dr->dr_zio = zio_write(pio, os->os_spa, txg,
4658                     &dr->dr_bp_copy, NULL, db->db.db_size, db->db.db_size, &zp,
4659                     dbuf_write_nofill_ready, NULL, NULL,
4660                     dbuf_write_nofill_done, db,
4661                     ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4662                     ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED | ZIO_FLAG_NODATA, &zb);
4663         } else {
4664                 ASSERT(arc_released(data));
4665
4666                 /*
4667                  * For indirect blocks, we want to setup the children
4668                  * ready callback so that we can properly handle an indirect
4669                  * block that only contains holes.
4670                  */
4671                 arc_write_done_func_t *children_ready_cb = NULL;
4672                 if (db->db_level != 0)
4673                         children_ready_cb = dbuf_write_children_ready;
4674
4675                 dr->dr_zio = arc_write(pio, os->os_spa, txg,
4676                     &dr->dr_bp_copy, data, DBUF_IS_L2CACHEABLE(db),
4677                     &zp, dbuf_write_ready,
4678                     children_ready_cb, dbuf_write_physdone,
4679                     dbuf_write_done, db, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE,
4680                     ZIO_FLAG_MUSTSUCCEED, &zb);
4681         }
4682 }
4683
4684 EXPORT_SYMBOL(dbuf_find);
4685 EXPORT_SYMBOL(dbuf_is_metadata);
4686 EXPORT_SYMBOL(dbuf_destroy);
4687 EXPORT_SYMBOL(dbuf_loan_arcbuf);
4688 EXPORT_SYMBOL(dbuf_whichblock);
4689 EXPORT_SYMBOL(dbuf_read);
4690 EXPORT_SYMBOL(dbuf_unoverride);
4691 EXPORT_SYMBOL(dbuf_free_range);
4692 EXPORT_SYMBOL(dbuf_new_size);
4693 EXPORT_SYMBOL(dbuf_release_bp);
4694 EXPORT_SYMBOL(dbuf_dirty);
4695 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_set_crypt_params);
4696 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_will_dirty);
4697 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_is_dirty);
4698 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_will_not_fill);
4699 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_will_fill);
4700 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_fill_done);
4701 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_rele);
4702 EXPORT_SYMBOL(dbuf_assign_arcbuf);
4703 EXPORT_SYMBOL(dbuf_prefetch);
4704 EXPORT_SYMBOL(dbuf_hold_impl);
4705 EXPORT_SYMBOL(dbuf_hold);
4706 EXPORT_SYMBOL(dbuf_hold_level);
4707 EXPORT_SYMBOL(dbuf_create_bonus);
4708 EXPORT_SYMBOL(dbuf_spill_set_blksz);
4709 EXPORT_SYMBOL(dbuf_rm_spill);
4710 EXPORT_SYMBOL(dbuf_add_ref);
4711 EXPORT_SYMBOL(dbuf_rele);
4712 EXPORT_SYMBOL(dbuf_rele_and_unlock);
4713 EXPORT_SYMBOL(dbuf_refcount);
4714 EXPORT_SYMBOL(dbuf_sync_list);
4715 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_set_user);
4716 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_set_user_ie);
4717 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_get_user);
4718 EXPORT_SYMBOL(dmu_buf_get_blkptr);
4719
4720 /* BEGIN CSTYLED */
4721 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dbuf_cache, dbuf_cache_, max_bytes, ULONG, ZMOD_RW,
4722         "Maximum size in bytes of the dbuf cache.");
4723
4724 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dbuf_cache, dbuf_cache_, hiwater_pct, UINT, ZMOD_RW,
4725         "Percentage over dbuf_cache_max_bytes when dbufs must be evicted "
4726         "directly.");
4727
4728 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dbuf_cache, dbuf_cache_, lowater_pct, UINT, ZMOD_RW,
4729         "Percentage below dbuf_cache_max_bytes when the evict thread stops "
4730         "evicting dbufs.");
4731
4732 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dbuf, dbuf_, metadata_cache_max_bytes, ULONG, ZMOD_RW,
4733         "Maximum size in bytes of the dbuf metadata cache.");
4734
4735 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dbuf, dbuf_, cache_shift, INT, ZMOD_RW,
4736         "Set the size of the dbuf cache to a log2 fraction of arc size.");
4737
4738 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dbuf, dbuf_, metadata_cache_shift, INT, ZMOD_RW,
4739         "Set the size of the dbuf metadata cache to a log2 fraction of arc "
4740         "size.");
4741 /* END CSTYLED */