sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/dmu_tx.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, 2015 by Delphix. All rights reserved.
  25  */
  26
  27 #include <sys/dmu.h>
  28 #include <sys/dmu_impl.h>
  29 #include <sys/dbuf.h>
  30 #include <sys/dmu_tx.h>
  31 #include <sys/dmu_objset.h>
  32 #include <sys/dsl_dataset.h> /* for dsl_dataset_block_freeable() */
  33 #include <sys/dsl_dir.h> /* for dsl_dir_tempreserve_*() */
  34 #include <sys/dsl_pool.h>
  35 #include <sys/zap_impl.h> /* for fzap_default_block_shift */
  36 #include <sys/spa.h>
  37 #include <sys/sa.h>
  38 #include <sys/sa_impl.h>
  39 #include <sys/zfs_context.h>
  40 #include <sys/varargs.h>
  41
  42 typedef void (*dmu_tx_hold_func_t)(dmu_tx_t *tx, struct dnode *dn,
  43     uint64_t arg1, uint64_t arg2);
  44
  45
  46 dmu_tx_t *
  47 dmu_tx_create_dd(dsl_dir_t *dd)
  48 {
  49         dmu_tx_t *tx = kmem_zalloc(sizeof (dmu_tx_t), KM_SLEEP);
  50         tx->tx_dir = dd;
  51         if (dd != NULL)
  52                 tx->tx_pool = dd->dd_pool;
  53         list_create(&tx->tx_holds, sizeof (dmu_tx_hold_t),
  54             offsetof(dmu_tx_hold_t, txh_node));
  55         list_create(&tx->tx_callbacks, sizeof (dmu_tx_callback_t),
  56             offsetof(dmu_tx_callback_t, dcb_node));
  57         tx->tx_start = gethrtime();
  58 #ifdef ZFS_DEBUG
  59         refcount_create(&tx->tx_space_written);
  60         refcount_create(&tx->tx_space_freed);
  61 #endif
  62         return (tx);
  63 }
  64
  65 dmu_tx_t *
  66 dmu_tx_create(objset_t *os)
  67 {
  68         dmu_tx_t *tx = dmu_tx_create_dd(os->os_dsl_dataset->ds_dir);
  69         tx->tx_objset = os;
  70         tx->tx_lastsnap_txg = dsl_dataset_prev_snap_txg(os->os_dsl_dataset);
  71         return (tx);
  72 }
  73
  74 dmu_tx_t *
  75 dmu_tx_create_assigned(struct dsl_pool *dp, uint64_t txg)
  76 {
  77         dmu_tx_t *tx = dmu_tx_create_dd(NULL);
  78
  79         ASSERT3U(txg, <=, dp->dp_tx.tx_open_txg);
  80         tx->tx_pool = dp;
  81         tx->tx_txg = txg;
  82         tx->tx_anyobj = TRUE;
  83
  84         return (tx);
  85 }
  86
  87 int
  88 dmu_tx_is_syncing(dmu_tx_t *tx)
  89 {
  90         return (tx->tx_anyobj);
  91 }
  92
  93 int
  94 dmu_tx_private_ok(dmu_tx_t *tx)
  95 {
  96         return (tx->tx_anyobj);
  97 }
  98
  99 static dmu_tx_hold_t *
 100 dmu_tx_hold_object_impl(dmu_tx_t *tx, objset_t *os, uint64_t object,
 101     enum dmu_tx_hold_type type, uint64_t arg1, uint64_t arg2)
 102 {
 103         dmu_tx_hold_t *txh;
 104         dnode_t *dn = NULL;
 105         int err;
 106
 107         if (object != DMU_NEW_OBJECT) {
 108                 err = dnode_hold(os, object, tx, &dn);
 109                 if (err) {
 110                         tx->tx_err = err;
 111                         return (NULL);
 112                 }
 113
 114                 if (err == 0 && tx->tx_txg != 0) {
 115                         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
 116                         /*
 117                          * dn->dn_assigned_txg == tx->tx_txg doesn't pose a
 118                          * problem, but there's no way for it to happen (for
 119                          * now, at least).
 120                          */
 121                         ASSERT(dn->dn_assigned_txg == 0);
 122                         dn->dn_assigned_txg = tx->tx_txg;
 123                         (void) refcount_add(&dn->dn_tx_holds, tx);
 124                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
 125                 }
 126         }
 127
 128         txh = kmem_zalloc(sizeof (dmu_tx_hold_t), KM_SLEEP);
 129         txh->txh_tx = tx;
 130         txh->txh_dnode = dn;
 131 #ifdef ZFS_DEBUG
 132         txh->txh_type = type;
 133         txh->txh_arg1 = arg1;
 134         txh->txh_arg2 = arg2;
 135 #endif
 136         list_insert_tail(&tx->tx_holds, txh);
 137
 138         return (txh);
 139 }
 140
 141 void
 142 dmu_tx_add_new_object(dmu_tx_t *tx, objset_t *os, uint64_t object)
 143 {
 144         /*
 145          * If we're syncing, they can manipulate any object anyhow, and
 146          * the hold on the dnode_t can cause problems.
 147          */
 148         if (!dmu_tx_is_syncing(tx)) {
 149                 (void) dmu_tx_hold_object_impl(tx, os,
 150                     object, THT_NEWOBJECT, 0, 0);
 151         }
 152 }
 153
 154 static int
 155 dmu_tx_check_ioerr(zio_t *zio, dnode_t *dn, int level, uint64_t blkid)
 156 {
 157         int err;
 158         dmu_buf_impl_t *db;
 159
 160         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
 161         db = dbuf_hold_level(dn, level, blkid, FTAG);
 162         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 163         if (db == NULL)
 164                 return (SET_ERROR(EIO));
 165         err = dbuf_read(db, zio, DB_RF_CANFAIL | DB_RF_NOPREFETCH);
 166         dbuf_rele(db, FTAG);
 167         return (err);
 168 }
 169
 170 static void
 171 dmu_tx_count_twig(dmu_tx_hold_t *txh, dnode_t *dn, dmu_buf_impl_t *db,
 172     int level, uint64_t blkid, boolean_t freeable, uint64_t *history)
 173 {
 174         objset_t *os = dn->dn_objset;
 175         dsl_dataset_t *ds = os->os_dsl_dataset;
 176         int epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
 177         dmu_buf_impl_t *parent = NULL;
 178         blkptr_t *bp = NULL;
 179         uint64_t space;
 180
 181         if (level >= dn->dn_nlevels || history[level] == blkid)
 182                 return;
 183
 184         history[level] = blkid;
 185
 186         space = (level == 0) ? dn->dn_datablksz : (1ULL << dn->dn_indblkshift);
 187
 188         if (db == NULL || db == dn->dn_dbuf) {
 189                 ASSERT(level != 0);
 190                 db = NULL;
 191         } else {
 192                 ASSERT(DB_DNODE(db) == dn);
 193                 ASSERT(db->db_level == level);
 194                 ASSERT(db->db.db_size == space);
 195                 ASSERT(db->db_blkid == blkid);
 196                 bp = db->db_blkptr;
 197                 parent = db->db_parent;
 198         }
 199
 200         freeable = (bp && (freeable ||
 201             dsl_dataset_block_freeable(ds, bp, bp->blk_birth)));
 202
 203         if (freeable)
 204                 txh->txh_space_tooverwrite += space;
 205         else
 206                 txh->txh_space_towrite += space;
 207         if (bp)
 208                 txh->txh_space_tounref += bp_get_dsize(os->os_spa, bp);
 209
 210         dmu_tx_count_twig(txh, dn, parent, level + 1,
 211             blkid >> epbs, freeable, history);
 212 }
 213
 214 /* ARGSUSED */
 215 static void
 216 dmu_tx_count_write(dmu_tx_hold_t *txh, uint64_t off, uint64_t len)
 217 {
 218         dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
 219         uint64_t start, end, i;
 220         int min_bs, max_bs, min_ibs, max_ibs, epbs, bits;
 221         int err = 0;
 222
 223         if (len == 0)
 224                 return;
 225
 226         min_bs = SPA_MINBLOCKSHIFT;
 227         max_bs = highbit64(txh->txh_tx->tx_objset->os_recordsize) - 1;
 228         min_ibs = DN_MIN_INDBLKSHIFT;
 229         max_ibs = DN_MAX_INDBLKSHIFT;
 230
 231         if (dn) {
 232                 uint64_t history[DN_MAX_LEVELS];
 233                 int nlvls = dn->dn_nlevels;
 234                 int delta;
 235
 236                 /*
 237                  * For i/o error checking, read the first and last level-0
 238                  * blocks (if they are not aligned), and all the level-1 blocks.
 239                  */
 240                 if (dn->dn_maxblkid == 0) {
 241                         delta = dn->dn_datablksz;
 242                         start = (off < dn->dn_datablksz) ? 0 : 1;
 243                         end = (off+len <= dn->dn_datablksz) ? 0 : 1;
 244                         if (start == 0 && (off > 0 || len < dn->dn_datablksz)) {
 245                                 err = dmu_tx_check_ioerr(NULL, dn, 0, 0);
 246                                 if (err)
 247                                         goto out;
 248                                 delta -= off;
 249                         }
 250                 } else {
 251                         zio_t *zio = zio_root(dn->dn_objset->os_spa,
 252                             NULL, NULL, ZIO_FLAG_CANFAIL);
 253
 254                         /* first level-0 block */
 255                         start = off >> dn->dn_datablkshift;
 256                         if (P2PHASE(off, dn->dn_datablksz) ||
 257                             len < dn->dn_datablksz) {
 258                                 err = dmu_tx_check_ioerr(zio, dn, 0, start);
 259                                 if (err)
 260                                         goto out;
 261                         }
 262
 263                         /* last level-0 block */
 264                         end = (off+len-1) >> dn->dn_datablkshift;
 265                         if (end != start && end <= dn->dn_maxblkid &&
 266                             P2PHASE(off+len, dn->dn_datablksz)) {
 267                                 err = dmu_tx_check_ioerr(zio, dn, 0, end);
 268                                 if (err)
 269                                         goto out;
 270                         }
 271
 272                         /* level-1 blocks */
 273                         if (nlvls > 1) {
 274                                 int shft = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
 275                                 for (i = (start>>shft)+1; i < end>>shft; i++) {
 276                                         err = dmu_tx_check_ioerr(zio, dn, 1, i);
 277                                         if (err)
 278                                                 goto out;
 279                                 }
 280                         }
 281
 282                         err = zio_wait(zio);
 283                         if (err)
 284                                 goto out;
 285                         delta = P2NPHASE(off, dn->dn_datablksz);
 286                 }
 287
 288                 min_ibs = max_ibs = dn->dn_indblkshift;
 289                 if (dn->dn_maxblkid > 0) {
 290                         /*
 291                          * The blocksize can't change,
 292                          * so we can make a more precise estimate.
 293                          */
 294                         ASSERT(dn->dn_datablkshift != 0);
 295                         min_bs = max_bs = dn->dn_datablkshift;
 296                 } else {
 297                         /*
 298                          * The blocksize can increase up to the recordsize,
 299                          * or if it is already more than the recordsize,
 300                          * up to the next power of 2.
 301                          */
 302                         min_bs = highbit64(dn->dn_datablksz - 1);
 303                         max_bs = MAX(max_bs, highbit64(dn->dn_datablksz - 1));
 304                 }
 305
 306                 /*
 307                  * If this write is not off the end of the file
 308                  * we need to account for overwrites/unref.
 309                  */
 310                 if (start <= dn->dn_maxblkid) {
 311                         for (int l = 0; l < DN_MAX_LEVELS; l++)
 312                                 history[l] = -1ULL;
 313                 }
 314                 while (start <= dn->dn_maxblkid) {
 315                         dmu_buf_impl_t *db;
 316
 317                         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
 318                         err = dbuf_hold_impl(dn, 0, start, FALSE, FTAG, &db);
 319                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 320
 321                         if (err) {
 322                                 txh->txh_tx->tx_err = err;
 323                                 return;
 324                         }
 325
 326                         dmu_tx_count_twig(txh, dn, db, 0, start, B_FALSE,
 327                             history);
 328                         dbuf_rele(db, FTAG);
 329                         if (++start > end) {
 330                                 /*
 331                                  * Account for new indirects appearing
 332                                  * before this IO gets assigned into a txg.
 333                                  */
 334                                 bits = 64 - min_bs;
 335                                 epbs = min_ibs - SPA_BLKPTRSHIFT;
 336                                 for (bits -= epbs * (nlvls - 1);
 337                                     bits >= 0; bits -= epbs)
 338                                         txh->txh_fudge += 1ULL << max_ibs;
 339                                 goto out;
 340                         }
 341                         off += delta;
 342                         if (len >= delta)
 343                                 len -= delta;
 344                         delta = dn->dn_datablksz;
 345                 }
 346         }
 347
 348         /*
 349          * 'end' is the last thing we will access, not one past.
 350          * This way we won't overflow when accessing the last byte.
 351          */
 352         start = P2ALIGN(off, 1ULL << max_bs);
 353         end = P2ROUNDUP(off + len, 1ULL << max_bs) - 1;
 354         txh->txh_space_towrite += end - start + 1;
 355
 356         start >>= min_bs;
 357         end >>= min_bs;
 358
 359         epbs = min_ibs - SPA_BLKPTRSHIFT;
 360
 361         /*
 362          * The object contains at most 2^(64 - min_bs) blocks,
 363          * and each indirect level maps 2^epbs.
 364          */
 365         for (bits = 64 - min_bs; bits >= 0; bits -= epbs) {
 366                 start >>= epbs;
 367                 end >>= epbs;
 368                 ASSERT3U(end, >=, start);
 369                 txh->txh_space_towrite += (end - start + 1) << max_ibs;
 370                 if (start != 0) {
 371                         /*
 372                          * We also need a new blkid=0 indirect block
 373                          * to reference any existing file data.
 374                          */
 375                         txh->txh_space_towrite += 1ULL << max_ibs;
 376                 }
 377         }
 378
 379 out:
 380         if (txh->txh_space_towrite + txh->txh_space_tooverwrite >
 381             2 * DMU_MAX_ACCESS)
 382                 err = SET_ERROR(EFBIG);
 383
 384         if (err)
 385                 txh->txh_tx->tx_err = err;
 386 }
 387
 388 static void
 389 dmu_tx_count_dnode(dmu_tx_hold_t *txh)
 390 {
 391         dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
 392         dnode_t *mdn = DMU_META_DNODE(txh->txh_tx->tx_objset);
 393         uint64_t space = mdn->dn_datablksz +
 394             ((mdn->dn_nlevels-1) << mdn->dn_indblkshift);
 395
 396         if (dn && dn->dn_dbuf->db_blkptr &&
 397             dsl_dataset_block_freeable(dn->dn_objset->os_dsl_dataset,
 398             dn->dn_dbuf->db_blkptr, dn->dn_dbuf->db_blkptr->blk_birth)) {
 399                 txh->txh_space_tooverwrite += space;
 400                 txh->txh_space_tounref += space;
 401         } else {
 402                 txh->txh_space_towrite += space;
 403                 if (dn && dn->dn_dbuf->db_blkptr)
 404                         txh->txh_space_tounref += space;
 405         }
 406 }
 407
 408 void
 409 dmu_tx_hold_write(dmu_tx_t *tx, uint64_t object, uint64_t off, int len)
 410 {
 411         dmu_tx_hold_t *txh;
 412
 413         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
 414         ASSERT(len < DMU_MAX_ACCESS);
 415         ASSERT(len == 0 || UINT64_MAX - off >= len - 1);
 416
 417         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset,
 418             object, THT_WRITE, off, len);
 419         if (txh == NULL)
 420                 return;
 421
 422         dmu_tx_count_write(txh, off, len);
 423         dmu_tx_count_dnode(txh);
 424 }
 425
 426 static void
 427 dmu_tx_count_free(dmu_tx_hold_t *txh, uint64_t off, uint64_t len)
 428 {
 429         uint64_t blkid, nblks, lastblk;
 430         uint64_t space = 0, unref = 0, skipped = 0;
 431         dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
 432         dsl_dataset_t *ds = dn->dn_objset->os_dsl_dataset;
 433         spa_t *spa = txh->txh_tx->tx_pool->dp_spa;
 434         int epbs;
 435         uint64_t l0span = 0, nl1blks = 0;
 436
 437         if (dn->dn_nlevels == 0)
 438                 return;
 439
 440         /*
 441          * The struct_rwlock protects us against dn_nlevels
 442          * changing, in case (against all odds) we manage to dirty &
 443          * sync out the changes after we check for being dirty.
 444          * Also, dbuf_hold_impl() wants us to have the struct_rwlock.
 445          */
 446         rw_enter(&dn->dn_struct_rwlock, RW_READER);
 447         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
 448         if (dn->dn_maxblkid == 0) {
 449                 if (off == 0 && len >= dn->dn_datablksz) {
 450                         blkid = 0;
 451                         nblks = 1;
 452                 } else {
 453                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 454                         return;
 455                 }
 456         } else {
 457                 blkid = off >> dn->dn_datablkshift;
 458                 nblks = (len + dn->dn_datablksz - 1) >> dn->dn_datablkshift;
 459
 460                 if (blkid > dn->dn_maxblkid) {
 461                         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 462                         return;
 463                 }
 464                 if (blkid + nblks > dn->dn_maxblkid)
 465                         nblks = dn->dn_maxblkid - blkid + 1;
 466
 467         }
 468         l0span = nblks;    /* save for later use to calc level > 1 overhead */
 469         if (dn->dn_nlevels == 1) {
 470                 int i;
 471                 for (i = 0; i < nblks; i++) {
 472                         blkptr_t *bp = dn->dn_phys->dn_blkptr;
 473                         ASSERT3U(blkid + i, <, dn->dn_nblkptr);
 474                         bp += blkid + i;
 475                         if (dsl_dataset_block_freeable(ds, bp, bp->blk_birth)) {
 476                                 dprintf_bp(bp, "can free old%s", "");
 477                                 space += bp_get_dsize(spa, bp);
 478                         }
 479                         unref += BP_GET_ASIZE(bp);
 480                 }
 481                 nl1blks = 1;
 482                 nblks = 0;
 483         }
 484
 485         lastblk = blkid + nblks - 1;
 486         while (nblks) {
 487                 dmu_buf_impl_t *dbuf;
 488                 uint64_t ibyte, new_blkid;
 489                 int epb = 1 << epbs;
 490                 int err, i, blkoff, tochk;
 491                 blkptr_t *bp;
 492
 493                 ibyte = blkid << dn->dn_datablkshift;
 494                 err = dnode_next_offset(dn,
 495                     DNODE_FIND_HAVELOCK, &ibyte, 2, 1, 0);
 496                 new_blkid = ibyte >> dn->dn_datablkshift;
 497                 if (err == ESRCH) {
 498                         skipped += (lastblk >> epbs) - (blkid >> epbs) + 1;
 499                         break;
 500                 }
 501                 if (err) {
 502                         txh->txh_tx->tx_err = err;
 503                         break;
 504                 }
 505                 if (new_blkid > lastblk) {
 506                         skipped += (lastblk >> epbs) - (blkid >> epbs) + 1;
 507                         break;
 508                 }
 509
 510                 if (new_blkid > blkid) {
 511                         ASSERT((new_blkid >> epbs) > (blkid >> epbs));
 512                         skipped += (new_blkid >> epbs) - (blkid >> epbs) - 1;
 513                         nblks -= new_blkid - blkid;
 514                         blkid = new_blkid;
 515                 }
 516                 blkoff = P2PHASE(blkid, epb);
 517                 tochk = MIN(epb - blkoff, nblks);
 518
 519                 err = dbuf_hold_impl(dn, 1, blkid >> epbs, FALSE, FTAG, &dbuf);
 520                 if (err) {
 521                         txh->txh_tx->tx_err = err;
 522                         break;
 523                 }
 524
 525                 txh->txh_memory_tohold += dbuf->db.db_size;
 526
 527                 /*
 528                  * We don't check memory_tohold against DMU_MAX_ACCESS because
 529                  * memory_tohold is an over-estimation (especially the >L1
 530                  * indirect blocks), so it could fail.  Callers should have
 531                  * already verified that they will not be holding too much
 532                  * memory.
 533                  */
 534
 535                 err = dbuf_read(dbuf, NULL, DB_RF_HAVESTRUCT | DB_RF_CANFAIL);
 536                 if (err != 0) {
 537                         txh->txh_tx->tx_err = err;
 538                         dbuf_rele(dbuf, FTAG);
 539                         break;
 540                 }
 541
 542                 bp = dbuf->db.db_data;
 543                 bp += blkoff;
 544
 545                 for (i = 0; i < tochk; i++) {
 546                         if (dsl_dataset_block_freeable(ds, &bp[i],
 547                             bp[i].blk_birth)) {
 548                                 dprintf_bp(&bp[i], "can free old%s", "");
 549                                 space += bp_get_dsize(spa, &bp[i]);
 550                         }
 551                         unref += BP_GET_ASIZE(bp);
 552                 }
 553                 dbuf_rele(dbuf, FTAG);
 554
 555                 ++nl1blks;
 556                 blkid += tochk;
 557                 nblks -= tochk;
 558         }
 559         rw_exit(&dn->dn_struct_rwlock);
 560
 561         /*
 562          * Add in memory requirements of higher-level indirects.
 563          * This assumes a worst-possible scenario for dn_nlevels and a
 564          * worst-possible distribution of l1-blocks over the region to free.
 565          */
 566         {
 567                 uint64_t blkcnt = 1 + ((l0span >> epbs) >> epbs);
 568                 int level = 2;
 569                 /*
 570                  * Here we don't use DN_MAX_LEVEL, but calculate it with the
 571                  * given datablkshift and indblkshift. This makes the
 572                  * difference between 19 and 8 on large files.
 573                  */
 574                 int maxlevel = 2 + (DN_MAX_OFFSET_SHIFT - dn->dn_datablkshift) /
 575                     (dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT);
 576
 577                 while (level++ < maxlevel) {
 578                         txh->txh_memory_tohold += MAX(MIN(blkcnt, nl1blks), 1)
 579                             << dn->dn_indblkshift;
 580                         blkcnt = 1 + (blkcnt >> epbs);
 581                 }
 582         }
 583
 584         /* account for new level 1 indirect blocks that might show up */
 585         if (skipped > 0) {
 586                 txh->txh_fudge += skipped << dn->dn_indblkshift;
 587                 skipped = MIN(skipped, DMU_MAX_DELETEBLKCNT >> epbs);
 588                 txh->txh_memory_tohold += skipped << dn->dn_indblkshift;
 589         }
 590         txh->txh_space_tofree += space;
 591         txh->txh_space_tounref += unref;
 592 }
 593
 594 /*
 595  * This function marks the transaction as being a "net free".  The end
 596  * result is that refquotas will be disabled for this transaction, and
 597  * this transaction will be able to use half of the pool space overhead
 598  * (see dsl_pool_adjustedsize()).  Therefore this function should only
 599  * be called for transactions that we expect will not cause a net increase
 600  * in the amount of space used (but it's OK if that is occasionally not true).
 601  */
 602 void
 603 dmu_tx_mark_netfree(dmu_tx_t *tx)
 604 {
 605         dmu_tx_hold_t *txh;
 606
 607         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset,
 608             DMU_NEW_OBJECT, THT_FREE, 0, 0);
 609
 610         /*
 611          * Pretend that this operation will free 1GB of space.  This
 612          * should be large enough to cancel out the largest write.
 613          * We don't want to use something like UINT64_MAX, because that would
 614          * cause overflows when doing math with these values (e.g. in
 615          * dmu_tx_try_assign()).
 616          */
 617         txh->txh_space_tofree = txh->txh_space_tounref = 1024 * 1024 * 1024;
 618 }
 619
 620 void
 621 dmu_tx_hold_free(dmu_tx_t *tx, uint64_t object, uint64_t off, uint64_t len)
 622 {
 623         dmu_tx_hold_t *txh;
 624         dnode_t *dn;
 625         int err;
 626         zio_t *zio;
 627
 628         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
 629
 630         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset,
 631             object, THT_FREE, off, len);
 632         if (txh == NULL)
 633                 return;
 634         dn = txh->txh_dnode;
 635         dmu_tx_count_dnode(txh);
 636
 637         if (off >= (dn->dn_maxblkid+1) * dn->dn_datablksz)
 638                 return;
 639         if (len == DMU_OBJECT_END)
 640                 len = (dn->dn_maxblkid+1) * dn->dn_datablksz - off;
 641
 642
 643         /*
 644          * For i/o error checking, we read the first and last level-0
 645          * blocks if they are not aligned, and all the level-1 blocks.
 646          *
 647          * Note:  dbuf_free_range() assumes that we have not instantiated
 648          * any level-0 dbufs that will be completely freed.  Therefore we must
 649          * exercise care to not read or count the first and last blocks
 650          * if they are blocksize-aligned.
 651          */
 652         if (dn->dn_datablkshift == 0) {
 653                 if (off != 0 || len < dn->dn_datablksz)
 654                         dmu_tx_count_write(txh, 0, dn->dn_datablksz);
 655         } else {
 656                 /* first block will be modified if it is not aligned */
 657                 if (!IS_P2ALIGNED(off, 1 << dn->dn_datablkshift))
 658                         dmu_tx_count_write(txh, off, 1);
 659                 /* last block will be modified if it is not aligned */
 660                 if (!IS_P2ALIGNED(off + len, 1 << dn->dn_datablkshift))
 661                         dmu_tx_count_write(txh, off+len, 1);
 662         }
 663
 664         /*
 665          * Check level-1 blocks.
 666          */
 667         if (dn->dn_nlevels > 1) {
 668                 int shift = dn->dn_datablkshift + dn->dn_indblkshift -
 669                     SPA_BLKPTRSHIFT;
 670                 uint64_t start = off >> shift;
 671                 uint64_t end = (off + len) >> shift;
 672
 673                 ASSERT(dn->dn_indblkshift != 0);
 674
 675                 /*
 676                  * dnode_reallocate() can result in an object with indirect
 677                  * blocks having an odd data block size.  In this case,
 678                  * just check the single block.
 679                  */
 680                 if (dn->dn_datablkshift == 0)
 681                         start = end = 0;
 682
 683                 zio = zio_root(tx->tx_pool->dp_spa,
 684                     NULL, NULL, ZIO_FLAG_CANFAIL);
 685                 for (uint64_t i = start; i <= end; i++) {
 686                         uint64_t ibyte = i << shift;
 687                         err = dnode_next_offset(dn, 0, &ibyte, 2, 1, 0);
 688                         i = ibyte >> shift;
 689                         if (err == ESRCH || i > end)
 690                                 break;
 691                         if (err) {
 692                                 tx->tx_err = err;
 693                                 return;
 694                         }
 695
 696                         err = dmu_tx_check_ioerr(zio, dn, 1, i);
 697                         if (err) {
 698                                 tx->tx_err = err;
 699                                 return;
 700                         }
 701                 }
 702                 err = zio_wait(zio);
 703                 if (err) {
 704                         tx->tx_err = err;
 705                         return;
 706                 }
 707         }
 708
 709         dmu_tx_count_free(txh, off, len);
 710 }
 711
 712 void
 713 dmu_tx_hold_zap(dmu_tx_t *tx, uint64_t object, int add, const char *name)
 714 {
 715         dmu_tx_hold_t *txh;
 716         dnode_t *dn;
 717         dsl_dataset_phys_t *ds_phys;
 718         uint64_t nblocks;
 719         int epbs, err;
 720
 721         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
 722
 723         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset,
 724             object, THT_ZAP, add, (uintptr_t)name);
 725         if (txh == NULL)
 726                 return;
 727         dn = txh->txh_dnode;
 728
 729         dmu_tx_count_dnode(txh);
 730
 731         if (dn == NULL) {
 732                 /*
 733                  * We will be able to fit a new object's entries into one leaf
 734                  * block.  So there will be at most 2 blocks total,
 735                  * including the header block.
 736                  */
 737                 dmu_tx_count_write(txh, 0, 2 << fzap_default_block_shift);
 738                 return;
 739         }
 740
 741         ASSERT3P(DMU_OT_BYTESWAP(dn->dn_type), ==, DMU_BSWAP_ZAP);
 742
 743         if (dn->dn_maxblkid == 0 && !add) {
 744                 blkptr_t *bp;
 745
 746                 /*
 747                  * If there is only one block  (i.e. this is a micro-zap)
 748                  * and we are not adding anything, the accounting is simple.
 749                  */
 750                 err = dmu_tx_check_ioerr(NULL, dn, 0, 0);
 751                 if (err) {
 752                         tx->tx_err = err;
 753                         return;
 754                 }
 755
 756                 /*
 757                  * Use max block size here, since we don't know how much
 758                  * the size will change between now and the dbuf dirty call.
 759                  */
 760                 bp = &dn->dn_phys->dn_blkptr[0];
 761                 if (dsl_dataset_block_freeable(dn->dn_objset->os_dsl_dataset,
 762                     bp, bp->blk_birth))
 763                         txh->txh_space_tooverwrite += MZAP_MAX_BLKSZ;
 764                 else
 765                         txh->txh_space_towrite += MZAP_MAX_BLKSZ;
 766                 if (!BP_IS_HOLE(bp))
 767                         txh->txh_space_tounref += MZAP_MAX_BLKSZ;
 768                 return;
 769         }
 770
 771         if (dn->dn_maxblkid > 0 && name) {
 772                 /*
 773                  * access the name in this fat-zap so that we'll check
 774                  * for i/o errors to the leaf blocks, etc.
 775                  */
 776                 err = zap_lookup(dn->dn_objset, dn->dn_object, name,
 777                     8, 0, NULL);
 778                 if (err == EIO) {
 779                         tx->tx_err = err;
 780                         return;
 781                 }
 782         }
 783
 784         err = zap_count_write(dn->dn_objset, dn->dn_object, name, add,
 785             &txh->txh_space_towrite, &txh->txh_space_tooverwrite);
 786
 787         /*
 788          * If the modified blocks are scattered to the four winds,
 789          * we'll have to modify an indirect twig for each.
 790          */
 791         epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
 792         ds_phys = dsl_dataset_phys(dn->dn_objset->os_dsl_dataset);
 793         for (nblocks = dn->dn_maxblkid >> epbs; nblocks != 0; nblocks >>= epbs)
 794                 if (ds_phys->ds_prev_snap_obj)
 795                         txh->txh_space_towrite += 3 << dn->dn_indblkshift;
 796                 else
 797                         txh->txh_space_tooverwrite += 3 << dn->dn_indblkshift;
 798 }
 799
 800 void
 801 dmu_tx_hold_bonus(dmu_tx_t *tx, uint64_t object)
 802 {
 803         dmu_tx_hold_t *txh;
 804
 805         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
 806
 807         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset,
 808             object, THT_BONUS, 0, 0);
 809         if (txh)
 810                 dmu_tx_count_dnode(txh);
 811 }
 812
 813 void
 814 dmu_tx_hold_space(dmu_tx_t *tx, uint64_t space)
 815 {
 816         dmu_tx_hold_t *txh;
 817         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
 818
 819         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset,
 820             DMU_NEW_OBJECT, THT_SPACE, space, 0);
 821
 822         txh->txh_space_towrite += space;
 823 }
 824
 825 int
 826 dmu_tx_holds(dmu_tx_t *tx, uint64_t object)
 827 {
 828         dmu_tx_hold_t *txh;
 829         int holds = 0;
 830
 831         /*
 832          * By asserting that the tx is assigned, we're counting the
 833          * number of dn_tx_holds, which is the same as the number of
 834          * dn_holds.  Otherwise, we'd be counting dn_holds, but
 835          * dn_tx_holds could be 0.
 836          */
 837         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
 838
 839         /* if (tx->tx_anyobj == TRUE) */
 840                 /* return (0); */
 841
 842         for (txh = list_head(&tx->tx_holds); txh;
 843             txh = list_next(&tx->tx_holds, txh)) {
 844                 if (txh->txh_dnode && txh->txh_dnode->dn_object == object)
 845                         holds++;
 846         }
 847
 848         return (holds);
 849 }
 850
 851 #ifdef ZFS_DEBUG
 852 void
 853 dmu_tx_dirty_buf(dmu_tx_t *tx, dmu_buf_impl_t *db)
 854 {
 855         dmu_tx_hold_t *txh;
 856         int match_object = FALSE, match_offset = FALSE;
 857         dnode_t *dn;
 858
 859         DB_DNODE_ENTER(db);
 860         dn = DB_DNODE(db);
 861         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
 862         ASSERT(tx->tx_objset == NULL || dn->dn_objset == tx->tx_objset);
 863         ASSERT3U(dn->dn_object, ==, db->db.db_object);
 864
 865         if (tx->tx_anyobj) {
 866                 DB_DNODE_EXIT(db);
 867                 return;
 868         }
 869
 870         /* XXX No checking on the meta dnode for now */
 871         if (db->db.db_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
 872                 DB_DNODE_EXIT(db);
 873                 return;
 874         }
 875
 876         for (txh = list_head(&tx->tx_holds); txh;
 877             txh = list_next(&tx->tx_holds, txh)) {
 878                 ASSERT(dn == NULL || dn->dn_assigned_txg == tx->tx_txg);
 879                 if (txh->txh_dnode == dn && txh->txh_type != THT_NEWOBJECT)
 880                         match_object = TRUE;
 881                 if (txh->txh_dnode == NULL || txh->txh_dnode == dn) {
 882                         int datablkshift = dn->dn_datablkshift ?
 883                             dn->dn_datablkshift : SPA_MAXBLOCKSHIFT;
 884                         int epbs = dn->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT;
 885                         int shift = datablkshift + epbs * db->db_level;
 886                         uint64_t beginblk = shift >= 64 ? 0 :
 887                             (txh->txh_arg1 >> shift);
 888                         uint64_t endblk = shift >= 64 ? 0 :
 889                             ((txh->txh_arg1 + txh->txh_arg2 - 1) >> shift);
 890                         uint64_t blkid = db->db_blkid;
 891
 892                         /* XXX txh_arg2 better not be zero... */
 893
 894                         dprintf("found txh type %x beginblk=%llx endblk=%llx\n",
 895                             txh->txh_type, beginblk, endblk);
 896
 897                         switch (txh->txh_type) {
 898                         case THT_WRITE:
 899                                 if (blkid >= beginblk && blkid <= endblk)
 900                                         match_offset = TRUE;
 901                                 /*
 902                                  * We will let this hold work for the bonus
 903                                  * or spill buffer so that we don't need to
 904                                  * hold it when creating a new object.
 905                                  */
 906                                 if (blkid == DMU_BONUS_BLKID ||
 907                                     blkid == DMU_SPILL_BLKID)
 908                                         match_offset = TRUE;
 909                                 /*
 910                                  * They might have to increase nlevels,
 911                                  * thus dirtying the new TLIBs.  Or the
 912                                  * might have to change the block size,
 913                                  * thus dirying the new lvl=0 blk=0.
 914                                  */
 915                                 if (blkid == 0)
 916                                         match_offset = TRUE;
 917                                 break;
 918                         case THT_FREE:
 919                                 /*
 920                                  * We will dirty all the level 1 blocks in
 921                                  * the free range and perhaps the first and
 922                                  * last level 0 block.
 923                                  */
 924                                 if (blkid >= beginblk && (blkid <= endblk ||
 925                                     txh->txh_arg2 == DMU_OBJECT_END))
 926                                         match_offset = TRUE;
 927                                 break;
 928                         case THT_SPILL:
 929                                 if (blkid == DMU_SPILL_BLKID)
 930                                         match_offset = TRUE;
 931                                 break;
 932                         case THT_BONUS:
 933                                 if (blkid == DMU_BONUS_BLKID)
 934                                         match_offset = TRUE;
 935                                 break;
 936                         case THT_ZAP:
 937                                 match_offset = TRUE;
 938                                 break;
 939                         case THT_NEWOBJECT:
 940                                 match_object = TRUE;
 941                                 break;
 942                         default:
 943                                 ASSERT(!"bad txh_type");
 944                         }
 945                 }
 946                 if (match_object && match_offset) {
 947                         DB_DNODE_EXIT(db);
 948                         return;
 949                 }
 950         }
 951         DB_DNODE_EXIT(db);
 952         panic("dirtying dbuf obj=%llx lvl=%u blkid=%llx but not tx_held\n",
 953             (u_longlong_t)db->db.db_object, db->db_level,
 954             (u_longlong_t)db->db_blkid);
 955 }
 956 #endif
 957
 958 /*
 959  * If we can't do 10 iops, something is wrong.  Let us go ahead
 960  * and hit zfs_dirty_data_max.
 961  */
 962 hrtime_t zfs_delay_max_ns = MSEC2NSEC(100);
 963 int zfs_delay_resolution_ns = 100 * 1000; /* 100 microseconds */
 964
 965 /*
 966  * We delay transactions when we've determined that the backend storage
 967  * isn't able to accommodate the rate of incoming writes.
 968  *
 969  * If there is already a transaction waiting, we delay relative to when
 970  * that transaction finishes waiting.  This way the calculated min_time
 971  * is independent of the number of threads concurrently executing
 972  * transactions.
 973  *
 974  * If we are the only waiter, wait relative to when the transaction
 975  * started, rather than the current time.  This credits the transaction for
 976  * "time already served", e.g. reading indirect blocks.
 977  *
 978  * The minimum time for a transaction to take is calculated as:
 979  *     min_time = scale * (dirty - min) / (max - dirty)
 980  *     min_time is then capped at zfs_delay_max_ns.
 981  *
 982  * The delay has two degrees of freedom that can be adjusted via tunables.
 983  * The percentage of dirty data at which we start to delay is defined by
 984  * zfs_delay_min_dirty_percent. This should typically be at or above
 985  * zfs_vdev_async_write_active_max_dirty_percent so that we only start to
 986  * delay after writing at full speed has failed to keep up with the incoming
 987  * write rate. The scale of the curve is defined by zfs_delay_scale. Roughly
 988  * speaking, this variable determines the amount of delay at the midpoint of
 989  * the curve.
 990  *
 991  * delay
 992  *  10ms +-------------------------------------------------------------*+
 993  *       |                                                             *|
 994  *   9ms +                                                             *+
 995  *       |                                                             *|
 996  *   8ms +                                                             *+
 997  *       |                                                            * |
 998  *   7ms +                                                            * +
 999  *       |                                                            * |
1000  *   6ms +                                                            * +
1001  *       |                                                            * |
1002  *   5ms +                                                           *  +
1003  *       |                                                           *  |
1004  *   4ms +                                                           *  +
1005  *       |                                                           *  |
1006  *   3ms +                                                          *   +
1007  *       |                                                          *   |
1008  *   2ms +                                              (midpoint) *    +
1009  *       |                                                  |    **     |
1010  *   1ms +                                                  v ***       +
1011  *       |             zfs_delay_scale ---------->     ********         |
1012  *     0 +-------------------------------------*********----------------+
1013  *       0%                    <- zfs_dirty_data_max ->               100%
1014  *
1015  * Note that since the delay is added to the outstanding time remaining on the
1016  * most recent transaction, the delay is effectively the inverse of IOPS.
1017  * Here the midpoint of 500us translates to 2000 IOPS. The shape of the curve
1018  * was chosen such that small changes in the amount of accumulated dirty data
1019  * in the first 3/4 of the curve yield relatively small differences in the
1020  * amount of delay.
1021  *
1022  * The effects can be easier to understand when the amount of delay is
1023  * represented on a log scale:
1024  *
1025  * delay
1026  * 100ms +-------------------------------------------------------------++
1027  *       +                                                              +
1028  *       |                                                              |
1029  *       +                                                             *+
1030  *  10ms +                                                             *+
1031  *       +                                                           ** +
1032  *       |                                              (midpoint)  **  |
1033  *       +                                                  |     **    +
1034  *   1ms +                                                  v ****      +
1035  *       +             zfs_delay_scale ---------->        *****         +
1036  *       |                                             ****             |
1037  *       +                                          ****                +
1038  * 100us +                                        **                    +
1039  *       +                                       *                      +
1040  *       |                                      *                       |
1041  *       +                                     *                        +
1042  *  10us +                                     *                        +
1043  *       +                                                              +
1044  *       |                                                              |
1045  *       +                                                              +
1046  *       +--------------------------------------------------------------+
1047  *       0%                    <- zfs_dirty_data_max ->               100%
1048  *
1049  * Note here that only as the amount of dirty data approaches its limit does
1050  * the delay start to increase rapidly. The goal of a properly tuned system
1051  * should be to keep the amount of dirty data out of that range by first
1052  * ensuring that the appropriate limits are set for the I/O scheduler to reach
1053  * optimal throughput on the backend storage, and then by changing the value
1054  * of zfs_delay_scale to increase the steepness of the curve.
1055  */
1056 static void
1057 dmu_tx_delay(dmu_tx_t *tx, uint64_t dirty)
1058 {
1059         dsl_pool_t *dp = tx->tx_pool;
1060         uint64_t delay_min_bytes =
1061             zfs_dirty_data_max * zfs_delay_min_dirty_percent / 100;
1062         hrtime_t wakeup, min_tx_time, now;
1063
1064         if (dirty <= delay_min_bytes)
1065                 return;
1066
1067         /*
1068          * The caller has already waited until we are under the max.
1069          * We make them pass us the amount of dirty data so we don't
1070          * have to handle the case of it being >= the max, which could
1071          * cause a divide-by-zero if it's == the max.
1072          */
1073         ASSERT3U(dirty, <, zfs_dirty_data_max);
1074
1075         now = gethrtime();
1076         min_tx_time = zfs_delay_scale *
1077             (dirty - delay_min_bytes) / (zfs_dirty_data_max - dirty);
1078         if (now > tx->tx_start + min_tx_time)
1079                 return;
1080
1081         min_tx_time = MIN(min_tx_time, zfs_delay_max_ns);
1082
1083         DTRACE_PROBE3(delay__mintime, dmu_tx_t *, tx, uint64_t, dirty,
1084             uint64_t, min_tx_time);
1085
1086         mutex_enter(&dp->dp_lock);
1087         wakeup = MAX(tx->tx_start + min_tx_time,
1088             dp->dp_last_wakeup + min_tx_time);
1089         dp->dp_last_wakeup = wakeup;
1090         mutex_exit(&dp->dp_lock);
1091
1092 #ifdef _KERNEL
1093 #ifdef illumos
1094         mutex_enter(&curthread->t_delay_lock);
1095         while (cv_timedwait_hires(&curthread->t_delay_cv,
1096             &curthread->t_delay_lock, wakeup, zfs_delay_resolution_ns,
1097             CALLOUT_FLAG_ABSOLUTE | CALLOUT_FLAG_ROUNDUP) > 0)
1098                 continue;
1099         mutex_exit(&curthread->t_delay_lock);
1100 #else
1101         pause_sbt("dmu_tx_delay", wakeup * SBT_1NS,
1102             zfs_delay_resolution_ns * SBT_1NS, C_ABSOLUTE);
1103 #endif
1104 #else
1105         hrtime_t delta = wakeup - gethrtime();
1106         struct timespec ts;
1107         ts.tv_sec = delta / NANOSEC;
1108         ts.tv_nsec = delta % NANOSEC;
1109         (void) nanosleep(&ts, NULL);
1110 #endif
1111 }
1112
1113 static int
1114 dmu_tx_try_assign(dmu_tx_t *tx, txg_how_t txg_how)
1115 {
1116         dmu_tx_hold_t *txh;
1117         spa_t *spa = tx->tx_pool->dp_spa;
1118         uint64_t memory, asize, fsize, usize;
1119         uint64_t towrite, tofree, tooverwrite, tounref, tohold, fudge;
1120
1121         ASSERT0(tx->tx_txg);
1122
1123         if (tx->tx_err)
1124                 return (tx->tx_err);
1125
1126         if (spa_suspended(spa)) {
1127                 /*
1128                  * If the user has indicated a blocking failure mode
1129                  * then return ERESTART which will block in dmu_tx_wait().
1130                  * Otherwise, return EIO so that an error can get
1131                  * propagated back to the VOP calls.
1132                  *
1133                  * Note that we always honor the txg_how flag regardless
1134                  * of the failuremode setting.
1135                  */
1136                 if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE &&
1137                     txg_how != TXG_WAIT)
1138                         return (SET_ERROR(EIO));
1139
1140                 return (SET_ERROR(ERESTART));
1141         }
1142
1143         if (!tx->tx_waited &&
1144             dsl_pool_need_dirty_delay(tx->tx_pool)) {
1145                 tx->tx_wait_dirty = B_TRUE;
1146                 return (SET_ERROR(ERESTART));
1147         }
1148
1149         tx->tx_txg = txg_hold_open(tx->tx_pool, &tx->tx_txgh);
1150         tx->tx_needassign_txh = NULL;
1151
1152         /*
1153          * NB: No error returns are allowed after txg_hold_open, but
1154          * before processing the dnode holds, due to the
1155          * dmu_tx_unassign() logic.
1156          */
1157
1158         towrite = tofree = tooverwrite = tounref = tohold = fudge = 0;
1159         for (txh = list_head(&tx->tx_holds); txh;
1160             txh = list_next(&tx->tx_holds, txh)) {
1161                 dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
1162                 if (dn != NULL) {
1163                         mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1164                         if (dn->dn_assigned_txg == tx->tx_txg - 1) {
1165                                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1166                                 tx->tx_needassign_txh = txh;
1167                                 return (SET_ERROR(ERESTART));
1168                         }
1169                         if (dn->dn_assigned_txg == 0)
1170                                 dn->dn_assigned_txg = tx->tx_txg;
1171                         ASSERT3U(dn->dn_assigned_txg, ==, tx->tx_txg);
1172                         (void) refcount_add(&dn->dn_tx_holds, tx);
1173                         mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1174                 }
1175                 towrite += txh->txh_space_towrite;
1176                 tofree += txh->txh_space_tofree;
1177                 tooverwrite += txh->txh_space_tooverwrite;
1178                 tounref += txh->txh_space_tounref;
1179                 tohold += txh->txh_memory_tohold;
1180                 fudge += txh->txh_fudge;
1181         }
1182
1183         /*
1184          * If a snapshot has been taken since we made our estimates,
1185          * assume that we won't be able to free or overwrite anything.
1186          */
1187         if (tx->tx_objset &&
1188             dsl_dataset_prev_snap_txg(tx->tx_objset->os_dsl_dataset) >
1189             tx->tx_lastsnap_txg) {
1190                 towrite += tooverwrite;
1191                 tooverwrite = tofree = 0;
1192         }
1193
1194         /* needed allocation: worst-case estimate of write space */
1195         asize = spa_get_asize(tx->tx_pool->dp_spa, towrite + tooverwrite);
1196         /* freed space estimate: worst-case overwrite + free estimate */
1197         fsize = spa_get_asize(tx->tx_pool->dp_spa, tooverwrite) + tofree;
1198         /* convert unrefd space to worst-case estimate */
1199         usize = spa_get_asize(tx->tx_pool->dp_spa, tounref);
1200         /* calculate memory footprint estimate */
1201         memory = towrite + tooverwrite + tohold;
1202
1203 #ifdef ZFS_DEBUG
1204         /*
1205          * Add in 'tohold' to account for our dirty holds on this memory
1206          * XXX - the "fudge" factor is to account for skipped blocks that
1207          * we missed because dnode_next_offset() misses in-core-only blocks.
1208          */
1209         tx->tx_space_towrite = asize +
1210             spa_get_asize(tx->tx_pool->dp_spa, tohold + fudge);
1211         tx->tx_space_tofree = tofree;
1212         tx->tx_space_tooverwrite = tooverwrite;
1213         tx->tx_space_tounref = tounref;
1214 #endif
1215
1216         if (tx->tx_dir && asize != 0) {
1217                 int err = dsl_dir_tempreserve_space(tx->tx_dir, memory,
1218                     asize, fsize, usize, &tx->tx_tempreserve_cookie, tx);
1219                 if (err)
1220                         return (err);
1221         }
1222
1223         return (0);
1224 }
1225
1226 static void
1227 dmu_tx_unassign(dmu_tx_t *tx)
1228 {
1229         dmu_tx_hold_t *txh;
1230
1231         if (tx->tx_txg == 0)
1232                 return;
1233
1234         txg_rele_to_quiesce(&tx->tx_txgh);
1235
1236         /*
1237          * Walk the transaction's hold list, removing the hold on the
1238          * associated dnode, and notifying waiters if the refcount drops to 0.
1239          */
1240         for (txh = list_head(&tx->tx_holds); txh != tx->tx_needassign_txh;
1241             txh = list_next(&tx->tx_holds, txh)) {
1242                 dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
1243
1244                 if (dn == NULL)
1245                         continue;
1246                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1247                 ASSERT3U(dn->dn_assigned_txg, ==, tx->tx_txg);
1248
1249                 if (refcount_remove(&dn->dn_tx_holds, tx) == 0) {
1250                         dn->dn_assigned_txg = 0;
1251                         cv_broadcast(&dn->dn_notxholds);
1252                 }
1253                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1254         }
1255
1256         txg_rele_to_sync(&tx->tx_txgh);
1257
1258         tx->tx_lasttried_txg = tx->tx_txg;
1259         tx->tx_txg = 0;
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Assign tx to a transaction group.  txg_how can be one of:
1264  *
1265  * (1)  TXG_WAIT.  If the current open txg is full, waits until there's
1266  *      a new one.  This should be used when you're not holding locks.
1267  *      It will only fail if we're truly out of space (or over quota).
1268  *
1269  * (2)  TXG_NOWAIT.  If we can't assign into the current open txg without
1270  *      blocking, returns immediately with ERESTART.  This should be used
1271  *      whenever you're holding locks.  On an ERESTART error, the caller
1272  *      should drop locks, do a dmu_tx_wait(tx), and try again.
1273  *
1274  * (3)  TXG_WAITED.  Like TXG_NOWAIT, but indicates that dmu_tx_wait()
1275  *      has already been called on behalf of this operation (though
1276  *      most likely on a different tx).
1277  */
1278 int
1279 dmu_tx_assign(dmu_tx_t *tx, txg_how_t txg_how)
1280 {
1281         int err;
1282
1283         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
1284         ASSERT(txg_how == TXG_WAIT || txg_how == TXG_NOWAIT ||
1285             txg_how == TXG_WAITED);
1286         ASSERT(!dsl_pool_sync_context(tx->tx_pool));
1287
1288         /* If we might wait, we must not hold the config lock. */
1289         ASSERT(txg_how != TXG_WAIT || !dsl_pool_config_held(tx->tx_pool));
1290
1291         if (txg_how == TXG_WAITED)
1292                 tx->tx_waited = B_TRUE;
1293
1294         while ((err = dmu_tx_try_assign(tx, txg_how)) != 0) {
1295                 dmu_tx_unassign(tx);
1296
1297                 if (err != ERESTART || txg_how != TXG_WAIT)
1298                         return (err);
1299
1300                 dmu_tx_wait(tx);
1301         }
1302
1303         txg_rele_to_quiesce(&tx->tx_txgh);
1304
1305         return (0);
1306 }
1307
1308 void
1309 dmu_tx_wait(dmu_tx_t *tx)
1310 {
1311         spa_t *spa = tx->tx_pool->dp_spa;
1312         dsl_pool_t *dp = tx->tx_pool;
1313
1314         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
1315         ASSERT(!dsl_pool_config_held(tx->tx_pool));
1316
1317         if (tx->tx_wait_dirty) {
1318                 /*
1319                  * dmu_tx_try_assign() has determined that we need to wait
1320                  * because we've consumed much or all of the dirty buffer
1321                  * space.
1322                  */
1323                 mutex_enter(&dp->dp_lock);
1324                 while (dp->dp_dirty_total >= zfs_dirty_data_max)
1325                         cv_wait(&dp->dp_spaceavail_cv, &dp->dp_lock);
1326                 uint64_t dirty = dp->dp_dirty_total;
1327                 mutex_exit(&dp->dp_lock);
1328
1329                 dmu_tx_delay(tx, dirty);
1330
1331                 tx->tx_wait_dirty = B_FALSE;
1332
1333                 /*
1334                  * Note: setting tx_waited only has effect if the caller
1335                  * used TX_WAIT.  Otherwise they are going to destroy
1336                  * this tx and try again.  The common case, zfs_write(),
1337                  * uses TX_WAIT.
1338                  */
1339                 tx->tx_waited = B_TRUE;
1340         } else if (spa_suspended(spa) || tx->tx_lasttried_txg == 0) {
1341                 /*
1342                  * If the pool is suspended we need to wait until it
1343                  * is resumed.  Note that it's possible that the pool
1344                  * has become active after this thread has tried to
1345                  * obtain a tx.  If that's the case then tx_lasttried_txg
1346                  * would not have been set.
1347                  */
1348                 txg_wait_synced(dp, spa_last_synced_txg(spa) + 1);
1349         } else if (tx->tx_needassign_txh) {
1350                 /*
1351                  * A dnode is assigned to the quiescing txg.  Wait for its
1352                  * transaction to complete.
1353                  */
1354                 dnode_t *dn = tx->tx_needassign_txh->txh_dnode;
1355
1356                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1357                 while (dn->dn_assigned_txg == tx->tx_lasttried_txg - 1)
1358                         cv_wait(&dn->dn_notxholds, &dn->dn_mtx);
1359                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1360                 tx->tx_needassign_txh = NULL;
1361         } else {
1362                 txg_wait_open(tx->tx_pool, tx->tx_lasttried_txg + 1);
1363         }
1364 }
1365
1366 void
1367 dmu_tx_willuse_space(dmu_tx_t *tx, int64_t delta)
1368 {
1369 #ifdef ZFS_DEBUG
1370         if (tx->tx_dir == NULL || delta == 0)
1371                 return;
1372
1373         if (delta > 0) {
1374                 ASSERT3U(refcount_count(&tx->tx_space_written) + delta, <=,
1375                     tx->tx_space_towrite);
1376                 (void) refcount_add_many(&tx->tx_space_written, delta, NULL);
1377         } else {
1378                 (void) refcount_add_many(&tx->tx_space_freed, -delta, NULL);
1379         }
1380 #endif
1381 }
1382
1383 void
1384 dmu_tx_commit(dmu_tx_t *tx)
1385 {
1386         dmu_tx_hold_t *txh;
1387
1388         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
1389
1390         /*
1391          * Go through the transaction's hold list and remove holds on
1392          * associated dnodes, notifying waiters if no holds remain.
1393          */
1394         while (txh = list_head(&tx->tx_holds)) {
1395                 dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
1396
1397                 list_remove(&tx->tx_holds, txh);
1398                 kmem_free(txh, sizeof (dmu_tx_hold_t));
1399                 if (dn == NULL)
1400                         continue;
1401                 mutex_enter(&dn->dn_mtx);
1402                 ASSERT3U(dn->dn_assigned_txg, ==, tx->tx_txg);
1403
1404                 if (refcount_remove(&dn->dn_tx_holds, tx) == 0) {
1405                         dn->dn_assigned_txg = 0;
1406                         cv_broadcast(&dn->dn_notxholds);
1407                 }
1408                 mutex_exit(&dn->dn_mtx);
1409                 dnode_rele(dn, tx);
1410         }
1411
1412         if (tx->tx_tempreserve_cookie)
1413                 dsl_dir_tempreserve_clear(tx->tx_tempreserve_cookie, tx);
1414
1415         if (!list_is_empty(&tx->tx_callbacks))
1416                 txg_register_callbacks(&tx->tx_txgh, &tx->tx_callbacks);
1417
1418         if (tx->tx_anyobj == FALSE)
1419                 txg_rele_to_sync(&tx->tx_txgh);
1420
1421         list_destroy(&tx->tx_callbacks);
1422         list_destroy(&tx->tx_holds);
1423 #ifdef ZFS_DEBUG
1424         dprintf("towrite=%llu written=%llu tofree=%llu freed=%llu\n",
1425             tx->tx_space_towrite, refcount_count(&tx->tx_space_written),
1426             tx->tx_space_tofree, refcount_count(&tx->tx_space_freed));
1427         refcount_destroy_many(&tx->tx_space_written,
1428             refcount_count(&tx->tx_space_written));
1429         refcount_destroy_many(&tx->tx_space_freed,
1430             refcount_count(&tx->tx_space_freed));
1431 #endif
1432         kmem_free(tx, sizeof (dmu_tx_t));
1433 }
1434
1435 void
1436 dmu_tx_abort(dmu_tx_t *tx)
1437 {
1438         dmu_tx_hold_t *txh;
1439
1440         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
1441
1442         while (txh = list_head(&tx->tx_holds)) {
1443                 dnode_t *dn = txh->txh_dnode;
1444
1445                 list_remove(&tx->tx_holds, txh);
1446                 kmem_free(txh, sizeof (dmu_tx_hold_t));
1447                 if (dn != NULL)
1448                         dnode_rele(dn, tx);
1449         }
1450
1451         /*
1452          * Call any registered callbacks with an error code.
1453          */
1454         if (!list_is_empty(&tx->tx_callbacks))
1455                 dmu_tx_do_callbacks(&tx->tx_callbacks, ECANCELED);
1456
1457         list_destroy(&tx->tx_callbacks);
1458         list_destroy(&tx->tx_holds);
1459 #ifdef ZFS_DEBUG
1460         refcount_destroy_many(&tx->tx_space_written,
1461             refcount_count(&tx->tx_space_written));
1462         refcount_destroy_many(&tx->tx_space_freed,
1463             refcount_count(&tx->tx_space_freed));
1464 #endif
1465         kmem_free(tx, sizeof (dmu_tx_t));
1466 }
1467
1468 uint64_t
1469 dmu_tx_get_txg(dmu_tx_t *tx)
1470 {
1471         ASSERT(tx->tx_txg != 0);
1472         return (tx->tx_txg);
1473 }
1474
1475 dsl_pool_t *
1476 dmu_tx_pool(dmu_tx_t *tx)
1477 {
1478         ASSERT(tx->tx_pool != NULL);
1479         return (tx->tx_pool);
1480 }
1481
1482
1483 void
1484 dmu_tx_callback_register(dmu_tx_t *tx, dmu_tx_callback_func_t *func, void *data)
1485 {
1486         dmu_tx_callback_t *dcb;
1487
1488         dcb = kmem_alloc(sizeof (dmu_tx_callback_t), KM_SLEEP);
1489
1490         dcb->dcb_func = func;
1491         dcb->dcb_data = data;
1492
1493         list_insert_tail(&tx->tx_callbacks, dcb);
1494 }
1495
1496 /*
1497  * Call all the commit callbacks on a list, with a given error code.
1498  */
1499 void
1500 dmu_tx_do_callbacks(list_t *cb_list, int error)
1501 {
1502         dmu_tx_callback_t *dcb;
1503
1504         while (dcb = list_head(cb_list)) {
1505                 list_remove(cb_list, dcb);
1506                 dcb->dcb_func(dcb->dcb_data, error);
1507                 kmem_free(dcb, sizeof (dmu_tx_callback_t));
1508         }
1509 }
1510
1511 /*
1512  * Interface to hold a bunch of attributes.
1513  * used for creating new files.
1514  * attrsize is the total size of all attributes
1515  * to be added during object creation
1516  *
1517  * For updating/adding a single attribute dmu_tx_hold_sa() should be used.
1518  */
1519
1520 /*
1521  * hold necessary attribute name for attribute registration.
1522  * should be a very rare case where this is needed.  If it does
1523  * happen it would only happen on the first write to the file system.
1524  */
1525 static void
1526 dmu_tx_sa_registration_hold(sa_os_t *sa, dmu_tx_t *tx)
1527 {
1528         int i;
1529
1530         if (!sa->sa_need_attr_registration)
1531                 return;
1532
1533         for (i = 0; i != sa->sa_num_attrs; i++) {
1534                 if (!sa->sa_attr_table[i].sa_registered) {
1535                         if (sa->sa_reg_attr_obj)
1536                                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_reg_attr_obj,
1537                                     B_TRUE, sa->sa_attr_table[i].sa_name);
1538                         else
1539                                 dmu_tx_hold_zap(tx, DMU_NEW_OBJECT,
1540                                     B_TRUE, sa->sa_attr_table[i].sa_name);
1541                 }
1542         }
1543 }
1544
1545
1546 void
1547 dmu_tx_hold_spill(dmu_tx_t *tx, uint64_t object)
1548 {
1549         dnode_t *dn;
1550         dmu_tx_hold_t *txh;
1551
1552         txh = dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset, object,
1553             THT_SPILL, 0, 0);
1554
1555         dn = txh->txh_dnode;
1556
1557         if (dn == NULL)
1558                 return;
1559
1560         /* If blkptr doesn't exist then add space to towrite */
1561         if (!(dn->dn_phys->dn_flags & DNODE_FLAG_SPILL_BLKPTR)) {
1562                 txh->txh_space_towrite += SPA_OLD_MAXBLOCKSIZE;
1563         } else {
1564                 blkptr_t *bp;
1565
1566                 bp = &dn->dn_phys->dn_spill;
1567                 if (dsl_dataset_block_freeable(dn->dn_objset->os_dsl_dataset,
1568                     bp, bp->blk_birth))
1569                         txh->txh_space_tooverwrite += SPA_OLD_MAXBLOCKSIZE;
1570                 else
1571                         txh->txh_space_towrite += SPA_OLD_MAXBLOCKSIZE;
1572                 if (!BP_IS_HOLE(bp))
1573                         txh->txh_space_tounref += SPA_OLD_MAXBLOCKSIZE;
1574         }
1575 }
1576
1577 void
1578 dmu_tx_hold_sa_create(dmu_tx_t *tx, int attrsize)
1579 {
1580         sa_os_t *sa = tx->tx_objset->os_sa;
1581
1582         dmu_tx_hold_bonus(tx, DMU_NEW_OBJECT);
1583
1584         if (tx->tx_objset->os_sa->sa_master_obj == 0)
1585                 return;
1586
1587         if (tx->tx_objset->os_sa->sa_layout_attr_obj)
1588                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_layout_attr_obj, B_TRUE, NULL);
1589         else {
1590                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_master_obj, B_TRUE, SA_LAYOUTS);
1591                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_master_obj, B_TRUE, SA_REGISTRY);
1592                 dmu_tx_hold_zap(tx, DMU_NEW_OBJECT, B_TRUE, NULL);
1593                 dmu_tx_hold_zap(tx, DMU_NEW_OBJECT, B_TRUE, NULL);
1594         }
1595
1596         dmu_tx_sa_registration_hold(sa, tx);
1597
1598         if (attrsize <= DN_MAX_BONUSLEN && !sa->sa_force_spill)
1599                 return;
1600
1601         (void) dmu_tx_hold_object_impl(tx, tx->tx_objset, DMU_NEW_OBJECT,
1602             THT_SPILL, 0, 0);
1603 }
1604
1605 /*
1606  * Hold SA attribute
1607  *
1608  * dmu_tx_hold_sa(dmu_tx_t *tx, sa_handle_t *, attribute, add, size)
1609  *
1610  * variable_size is the total size of all variable sized attributes
1611  * passed to this function.  It is not the total size of all
1612  * variable size attributes that *may* exist on this object.
1613  */
1614 void
1615 dmu_tx_hold_sa(dmu_tx_t *tx, sa_handle_t *hdl, boolean_t may_grow)
1616 {
1617         uint64_t object;
1618         sa_os_t *sa = tx->tx_objset->os_sa;
1619
1620         ASSERT(hdl != NULL);
1621
1622         object = sa_handle_object(hdl);
1623
1624         dmu_tx_hold_bonus(tx, object);
1625
1626         if (tx->tx_objset->os_sa->sa_master_obj == 0)
1627                 return;
1628
1629         if (tx->tx_objset->os_sa->sa_reg_attr_obj == 0 ||
1630             tx->tx_objset->os_sa->sa_layout_attr_obj == 0) {
1631                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_master_obj, B_TRUE, SA_LAYOUTS);
1632                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_master_obj, B_TRUE, SA_REGISTRY);
1633                 dmu_tx_hold_zap(tx, DMU_NEW_OBJECT, B_TRUE, NULL);
1634                 dmu_tx_hold_zap(tx, DMU_NEW_OBJECT, B_TRUE, NULL);
1635         }
1636
1637         dmu_tx_sa_registration_hold(sa, tx);
1638
1639         if (may_grow && tx->tx_objset->os_sa->sa_layout_attr_obj)
1640                 dmu_tx_hold_zap(tx, sa->sa_layout_attr_obj, B_TRUE, NULL);
1641
1642         if (sa->sa_force_spill || may_grow || hdl->sa_spill) {
1643                 ASSERT(tx->tx_txg == 0);
1644                 dmu_tx_hold_spill(tx, object);
1645         } else {
1646                 dmu_buf_impl_t *db = (dmu_buf_impl_t *)hdl->sa_bonus;
1647                 dnode_t *dn;
1648
1649                 DB_DNODE_ENTER(db);
1650                 dn = DB_DNODE(db);
1651                 if (dn->dn_have_spill) {
1652                         ASSERT(tx->tx_txg == 0);
1653                         dmu_tx_hold_spill(tx, object);
1654                 }
1655                 DB_DNODE_EXIT(db);
1656         }
1657 }