sys/cddl/boot/zfs/zfsimpl.h

   1 /*-
   2  * Copyright (c) 2002 McAfee, Inc.
   3  * All rights reserved.
   4  *
   5  * This software was developed for the FreeBSD Project by Marshall
   6  * Kirk McKusick and McAfee Research,, the Security Research Division of
   7  * McAfee, Inc. under DARPA/SPAWAR contract N66001-01-C-8035 ("CBOSS"), as
   8  * part of the DARPA CHATS research program
   9  *
  10  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  11  * modification, are permitted provided that the following conditions
  12  * are met:
  13  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  15  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  16  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  17  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHOR AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  */
  31 /*
  32  * CDDL HEADER START
  33  *
  34  * The contents of this file are subject to the terms of the
  35  * Common Development and Distribution License (the "License").
  36  * You may not use this file except in compliance with the License.
  37  *
  38  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
  39  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
  40  * See the License for the specific language governing permissions
  41  * and limitations under the License.
  42  *
  43  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
  44  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
  45  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
  46  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
  47  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
  48  *
  49  * CDDL HEADER END
  50  */
  51 /*
  52  * Copyright 2009 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  53  * Use is subject to license terms.
  54  */
  55
  56 /* CRC64 table */
  57 #define ZFS_CRC64_POLY  0xC96C5795D7870F42ULL   /* ECMA-182, reflected form */
  58
  59 /*
  60  * Macros for various sorts of alignment and rounding when the alignment
  61  * is known to be a power of 2.
  62  */
  63 #define P2ALIGN(x, align)               ((x) & -(align))
  64 #define P2PHASE(x, align)               ((x) & ((align) - 1))
  65 #define P2NPHASE(x, align)              (-(x) & ((align) - 1))
  66 #define P2ROUNDUP(x, align)             (-(-(x) & -(align)))
  67 #define P2END(x, align)                 (-(~(x) & -(align)))
  68 #define P2PHASEUP(x, align, phase)      ((phase) - (((phase) - (x)) & -(align)))
  69 #define P2BOUNDARY(off, len, align)     (((off) ^ ((off) + (len) - 1)) > (align) - 1)
  70
  71 /*
  72  * General-purpose 32-bit and 64-bit bitfield encodings.
  73  */
  74 #define BF32_DECODE(x, low, len)        P2PHASE((x) >> (low), 1U << (len))
  75 #define BF64_DECODE(x, low, len)        P2PHASE((x) >> (low), 1ULL << (len))
  76 #define BF32_ENCODE(x, low, len)        (P2PHASE((x), 1U << (len)) << (low))
  77 #define BF64_ENCODE(x, low, len)        (P2PHASE((x), 1ULL << (len)) << (low))
  78
  79 #define BF32_GET(x, low, len)           BF32_DECODE(x, low, len)
  80 #define BF64_GET(x, low, len)           BF64_DECODE(x, low, len)
  81
  82 #define BF32_SET(x, low, len, val)      \
  83         ((x) ^= BF32_ENCODE((x >> low) ^ (val), low, len))
  84 #define BF64_SET(x, low, len, val)      \
  85         ((x) ^= BF64_ENCODE((x >> low) ^ (val), low, len))
  86
  87 #define BF32_GET_SB(x, low, len, shift, bias)   \
  88         ((BF32_GET(x, low, len) + (bias)) << (shift))
  89 #define BF64_GET_SB(x, low, len, shift, bias)   \
  90         ((BF64_GET(x, low, len) + (bias)) << (shift))
  91
  92 #define BF32_SET_SB(x, low, len, shift, bias, val)      \
  93         BF32_SET(x, low, len, ((val) >> (shift)) - (bias))
  94 #define BF64_SET_SB(x, low, len, shift, bias, val)      \
  95         BF64_SET(x, low, len, ((val) >> (shift)) - (bias))
  96
  97 /*
  98  * We currently support nine block sizes, from 512 bytes to 128K.
  99  * We could go higher, but the benefits are near-zero and the cost
 100  * of COWing a giant block to modify one byte would become excessive.
 101  */
 102 #define SPA_MINBLOCKSHIFT       9
 103 #define SPA_MAXBLOCKSHIFT       17
 104 #define SPA_MINBLOCKSIZE        (1ULL << SPA_MINBLOCKSHIFT)
 105 #define SPA_MAXBLOCKSIZE        (1ULL << SPA_MAXBLOCKSHIFT)
 106
 107 #define SPA_BLOCKSIZES          (SPA_MAXBLOCKSHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT + 1)
 108
 109 /*
 110  * The DVA size encodings for LSIZE and PSIZE support blocks up to 32MB.
 111  * The ASIZE encoding should be at least 64 times larger (6 more bits)
 112  * to support up to 4-way RAID-Z mirror mode with worst-case gang block
 113  * overhead, three DVAs per bp, plus one more bit in case we do anything
 114  * else that expands the ASIZE.
 115  */
 116 #define SPA_LSIZEBITS           16      /* LSIZE up to 32M (2^16 * 512) */
 117 #define SPA_PSIZEBITS           16      /* PSIZE up to 32M (2^16 * 512) */
 118 #define SPA_ASIZEBITS           24      /* ASIZE up to 64 times larger  */
 119
 120 /*
 121  * All SPA data is represented by 128-bit data virtual addresses (DVAs).
 122  * The members of the dva_t should be considered opaque outside the SPA.
 123  */
 124 typedef struct dva {
 125         uint64_t        dva_word[2];
 126 } dva_t;
 127
 128 /*
 129  * Each block has a 256-bit checksum -- strong enough for cryptographic hashes.
 130  */
 131 typedef struct zio_cksum {
 132         uint64_t        zc_word[4];
 133 } zio_cksum_t;
 134
 135 /*
 136  * Each block is described by its DVAs, time of birth, checksum, etc.
 137  * The word-by-word, bit-by-bit layout of the blkptr is as follows:
 138  *
 139  *      64      56      48      40      32      24      16      8       0
 140  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 141  * 0    |               vdev1           | GRID  |         ASIZE         |
 142  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 143  * 1    |G|                      offset1                                |
 144  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 145  * 2    |               vdev2           | GRID  |         ASIZE         |
 146  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 147  * 3    |G|                      offset2                                |
 148  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 149  * 4    |               vdev3           | GRID  |         ASIZE         |
 150  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 151  * 5    |G|                      offset3                                |
 152  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 153  * 6    |E| lvl | type  | cksum | comp  |     PSIZE     |     LSIZE     |
 154  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 155  * 7    |                       padding                                 |
 156  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 157  * 8    |                       padding                                 |
 158  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 159  * 9    |                       padding                                 |
 160  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 161  * a    |                       birth txg                               |
 162  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 163  * b    |                       fill count                              |
 164  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 165  * c    |                       checksum[0]                             |
 166  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 167  * d    |                       checksum[1]                             |
 168  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 169  * e    |                       checksum[2]                             |
 170  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 171  * f    |                       checksum[3]                             |
 172  *      +-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+-------+
 173  *
 174  * Legend:
 175  *
 176  * vdev         virtual device ID
 177  * offset       offset into virtual device
 178  * LSIZE        logical size
 179  * PSIZE        physical size (after compression)
 180  * ASIZE        allocated size (including RAID-Z parity and gang block headers)
 181  * GRID         RAID-Z layout information (reserved for future use)
 182  * cksum        checksum function
 183  * comp         compression function
 184  * G            gang block indicator
 185  * E            endianness
 186  * type         DMU object type
 187  * lvl          level of indirection
 188  * birth txg    transaction group in which the block was born
 189  * fill count   number of non-zero blocks under this bp
 190  * checksum[4]  256-bit checksum of the data this bp describes
 191  */
 192 typedef struct blkptr {
 193         dva_t           blk_dva[3];     /* 128-bit Data Virtual Address */
 194         uint64_t        blk_prop;       /* size, compression, type, etc */
 195         uint64_t        blk_pad[3];     /* Extra space for the future   */
 196         uint64_t        blk_birth;      /* transaction group at birth   */
 197         uint64_t        blk_fill;       /* fill count                   */
 198         zio_cksum_t     blk_cksum;      /* 256-bit checksum             */
 199 } blkptr_t;
 200
 201 #define SPA_BLKPTRSHIFT 7               /* blkptr_t is 128 bytes        */
 202 #define SPA_DVAS_PER_BP 3               /* Number of DVAs in a bp       */
 203
 204 /*
 205  * Macros to get and set fields in a bp or DVA.
 206  */
 207 #define DVA_GET_ASIZE(dva)      \
 208         BF64_GET_SB((dva)->dva_word[0], 0, 24, SPA_MINBLOCKSHIFT, 0)
 209 #define DVA_SET_ASIZE(dva, x)   \
 210         BF64_SET_SB((dva)->dva_word[0], 0, 24, SPA_MINBLOCKSHIFT, 0, x)
 211
 212 #define DVA_GET_GRID(dva)       BF64_GET((dva)->dva_word[0], 24, 8)
 213 #define DVA_SET_GRID(dva, x)    BF64_SET((dva)->dva_word[0], 24, 8, x)
 214
 215 #define DVA_GET_VDEV(dva)       BF64_GET((dva)->dva_word[0], 32, 32)
 216 #define DVA_SET_VDEV(dva, x)    BF64_SET((dva)->dva_word[0], 32, 32, x)
 217
 218 #define DVA_GET_OFFSET(dva)     \
 219         BF64_GET_SB((dva)->dva_word[1], 0, 63, SPA_MINBLOCKSHIFT, 0)
 220 #define DVA_SET_OFFSET(dva, x)  \
 221         BF64_SET_SB((dva)->dva_word[1], 0, 63, SPA_MINBLOCKSHIFT, 0, x)
 222
 223 #define DVA_GET_GANG(dva)       BF64_GET((dva)->dva_word[1], 63, 1)
 224 #define DVA_SET_GANG(dva, x)    BF64_SET((dva)->dva_word[1], 63, 1, x)
 225
 226 #define BP_GET_LSIZE(bp)        \
 227         (BP_IS_HOLE(bp) ? 0 : \
 228         BF64_GET_SB((bp)->blk_prop, 0, 16, SPA_MINBLOCKSHIFT, 1))
 229 #define BP_SET_LSIZE(bp, x)     \
 230         BF64_SET_SB((bp)->blk_prop, 0, 16, SPA_MINBLOCKSHIFT, 1, x)
 231
 232 #define BP_GET_PSIZE(bp)        \
 233         BF64_GET_SB((bp)->blk_prop, 16, 16, SPA_MINBLOCKSHIFT, 1)
 234 #define BP_SET_PSIZE(bp, x)     \
 235         BF64_SET_SB((bp)->blk_prop, 16, 16, SPA_MINBLOCKSHIFT, 1, x)
 236
 237 #define BP_GET_COMPRESS(bp)     BF64_GET((bp)->blk_prop, 32, 8)
 238 #define BP_SET_COMPRESS(bp, x)  BF64_SET((bp)->blk_prop, 32, 8, x)
 239
 240 #define BP_GET_CHECKSUM(bp)     BF64_GET((bp)->blk_prop, 40, 8)
 241 #define BP_SET_CHECKSUM(bp, x)  BF64_SET((bp)->blk_prop, 40, 8, x)
 242
 243 #define BP_GET_TYPE(bp)         BF64_GET((bp)->blk_prop, 48, 8)
 244 #define BP_SET_TYPE(bp, x)      BF64_SET((bp)->blk_prop, 48, 8, x)
 245
 246 #define BP_GET_LEVEL(bp)        BF64_GET((bp)->blk_prop, 56, 5)
 247 #define BP_SET_LEVEL(bp, x)     BF64_SET((bp)->blk_prop, 56, 5, x)
 248
 249 #define BP_GET_BYTEORDER(bp)    (0 - BF64_GET((bp)->blk_prop, 63, 1))
 250 #define BP_SET_BYTEORDER(bp, x) BF64_SET((bp)->blk_prop, 63, 1, x)
 251
 252 #define BP_GET_ASIZE(bp)        \
 253         (DVA_GET_ASIZE(&(bp)->blk_dva[0]) + DVA_GET_ASIZE(&(bp)->blk_dva[1]) + \
 254                 DVA_GET_ASIZE(&(bp)->blk_dva[2]))
 255
 256 #define BP_GET_UCSIZE(bp) \
 257         ((BP_GET_LEVEL(bp) > 0 || dmu_ot[BP_GET_TYPE(bp)].ot_metadata) ? \
 258         BP_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_LSIZE(bp));
 259
 260 #define BP_GET_NDVAS(bp)        \
 261         (!!DVA_GET_ASIZE(&(bp)->blk_dva[0]) + \
 262         !!DVA_GET_ASIZE(&(bp)->blk_dva[1]) + \
 263         !!DVA_GET_ASIZE(&(bp)->blk_dva[2]))
 264
 265 #define BP_COUNT_GANG(bp)       \
 266         (DVA_GET_GANG(&(bp)->blk_dva[0]) + \
 267         DVA_GET_GANG(&(bp)->blk_dva[1]) + \
 268         DVA_GET_GANG(&(bp)->blk_dva[2]))
 269
 270 #define DVA_EQUAL(dva1, dva2)   \
 271         ((dva1)->dva_word[1] == (dva2)->dva_word[1] && \
 272         (dva1)->dva_word[0] == (dva2)->dva_word[0])
 273
 274 #define ZIO_CHECKSUM_EQUAL(zc1, zc2) \
 275         (0 == (((zc1).zc_word[0] - (zc2).zc_word[0]) | \
 276         ((zc1).zc_word[1] - (zc2).zc_word[1]) | \
 277         ((zc1).zc_word[2] - (zc2).zc_word[2]) | \
 278         ((zc1).zc_word[3] - (zc2).zc_word[3])))
 279
 280
 281 #define DVA_IS_VALID(dva)       (DVA_GET_ASIZE(dva) != 0)
 282
 283 #define ZIO_SET_CHECKSUM(zcp, w0, w1, w2, w3)   \
 284 {                                               \
 285         (zcp)->zc_word[0] = w0;                 \
 286         (zcp)->zc_word[1] = w1;                 \
 287         (zcp)->zc_word[2] = w2;                 \
 288         (zcp)->zc_word[3] = w3;                 \
 289 }
 290
 291 #define BP_IDENTITY(bp)         (&(bp)->blk_dva[0])
 292 #define BP_IS_GANG(bp)          DVA_GET_GANG(BP_IDENTITY(bp))
 293 #define BP_IS_HOLE(bp)          ((bp)->blk_birth == 0)
 294 #define BP_IS_OLDER(bp, txg)    (!BP_IS_HOLE(bp) && (bp)->blk_birth < (txg))
 295
 296 #define BP_ZERO(bp)                             \
 297 {                                               \
 298         (bp)->blk_dva[0].dva_word[0] = 0;       \
 299         (bp)->blk_dva[0].dva_word[1] = 0;       \
 300         (bp)->blk_dva[1].dva_word[0] = 0;       \
 301         (bp)->blk_dva[1].dva_word[1] = 0;       \
 302         (bp)->blk_dva[2].dva_word[0] = 0;       \
 303         (bp)->blk_dva[2].dva_word[1] = 0;       \
 304         (bp)->blk_prop = 0;                     \
 305         (bp)->blk_pad[0] = 0;                   \
 306         (bp)->blk_pad[1] = 0;                   \
 307         (bp)->blk_pad[2] = 0;                   \
 308         (bp)->blk_birth = 0;                    \
 309         (bp)->blk_fill = 0;                     \
 310         ZIO_SET_CHECKSUM(&(bp)->blk_cksum, 0, 0, 0, 0); \
 311 }
 312
 313 #define ZBT_MAGIC       0x210da7ab10c7a11ULL    /* zio data bloc tail */
 314
 315 typedef struct zio_block_tail {
 316         uint64_t        zbt_magic;      /* for validation, endianness   */
 317         zio_cksum_t     zbt_cksum;      /* 256-bit checksum             */
 318 } zio_block_tail_t;
 319
 320 #define VDEV_PAD_SIZE           (8 << 10)
 321 /* 2 padding areas (vl_pad1 and vl_pad2) to skip */
 322 #define VDEV_SKIP_SIZE          VDEV_PAD_SIZE * 2
 323 #define VDEV_PHYS_SIZE          (112 << 10)
 324 #define VDEV_UBERBLOCK_RING     (128 << 10)
 325
 326 #define VDEV_UBERBLOCK_SHIFT(vd)        \
 327         MAX((vd)->vdev_top->vdev_ashift, UBERBLOCK_SHIFT)
 328 #define VDEV_UBERBLOCK_COUNT(vd)        \
 329         (VDEV_UBERBLOCK_RING >> VDEV_UBERBLOCK_SHIFT(vd))
 330 #define VDEV_UBERBLOCK_OFFSET(vd, n)    \
 331         offsetof(vdev_label_t, vl_uberblock[(n) << VDEV_UBERBLOCK_SHIFT(vd)])
 332 #define VDEV_UBERBLOCK_SIZE(vd)         (1ULL << VDEV_UBERBLOCK_SHIFT(vd))
 333
 334 typedef struct vdev_phys {
 335         char            vp_nvlist[VDEV_PHYS_SIZE - sizeof (zio_block_tail_t)];
 336         zio_block_tail_t vp_zbt;
 337 } vdev_phys_t;
 338
 339 typedef struct vdev_label {
 340         char            vl_pad1[VDEV_PAD_SIZE];                 /*  8K  */
 341         char            vl_pad2[VDEV_PAD_SIZE];                 /*  8K  */
 342         vdev_phys_t     vl_vdev_phys;                           /* 112K */
 343         char            vl_uberblock[VDEV_UBERBLOCK_RING];      /* 128K */
 344 } vdev_label_t;                                                 /* 256K total */
 345
 346 /*
 347  * vdev_dirty() flags
 348  */
 349 #define VDD_METASLAB    0x01
 350 #define VDD_DTL         0x02
 351
 352 /*
 353  * Size and offset of embedded boot loader region on each label.
 354  * The total size of the first two labels plus the boot area is 4MB.
 355  */
 356 #define VDEV_BOOT_OFFSET        (2 * sizeof (vdev_label_t))
 357 #define VDEV_BOOT_SIZE          (7ULL << 19)                    /* 3.5M */
 358
 359 /*
 360  * Size of label regions at the start and end of each leaf device.
 361  */
 362 #define VDEV_LABEL_START_SIZE   (2 * sizeof (vdev_label_t) + VDEV_BOOT_SIZE)
 363 #define VDEV_LABEL_END_SIZE     (2 * sizeof (vdev_label_t))
 364 #define VDEV_LABELS             4
 365
 366 /*
 367  * Gang block headers are self-checksumming and contain an array
 368  * of block pointers.
 369  */
 370 #define SPA_GANGBLOCKSIZE       SPA_MINBLOCKSIZE
 371 #define SPA_GBH_NBLKPTRS        ((SPA_GANGBLOCKSIZE - \
 372         sizeof (zio_block_tail_t)) / sizeof (blkptr_t))
 373 #define SPA_GBH_FILLER          ((SPA_GANGBLOCKSIZE - \
 374         sizeof (zio_block_tail_t) - \
 375         (SPA_GBH_NBLKPTRS * sizeof (blkptr_t))) /\
 376         sizeof (uint64_t))
 377
 378 typedef struct zio_gbh {
 379         blkptr_t                zg_blkptr[SPA_GBH_NBLKPTRS];
 380         uint64_t                zg_filler[SPA_GBH_FILLER];
 381         zio_block_tail_t        zg_tail;
 382 } zio_gbh_phys_t;
 383
 384 enum zio_checksum {
 385         ZIO_CHECKSUM_INHERIT = 0,
 386         ZIO_CHECKSUM_ON,
 387         ZIO_CHECKSUM_OFF,
 388         ZIO_CHECKSUM_LABEL,
 389         ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER,
 390         ZIO_CHECKSUM_ZILOG,
 391         ZIO_CHECKSUM_FLETCHER_2,
 392         ZIO_CHECKSUM_FLETCHER_4,
 393         ZIO_CHECKSUM_SHA256,
 394         ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS
 395 };
 396
 397 #define ZIO_CHECKSUM_ON_VALUE   ZIO_CHECKSUM_FLETCHER_2
 398 #define ZIO_CHECKSUM_DEFAULT    ZIO_CHECKSUM_ON
 399
 400 enum zio_compress {
 401         ZIO_COMPRESS_INHERIT = 0,
 402         ZIO_COMPRESS_ON,
 403         ZIO_COMPRESS_OFF,
 404         ZIO_COMPRESS_LZJB,
 405         ZIO_COMPRESS_EMPTY,
 406         ZIO_COMPRESS_GZIP_1,
 407         ZIO_COMPRESS_GZIP_2,
 408         ZIO_COMPRESS_GZIP_3,
 409         ZIO_COMPRESS_GZIP_4,
 410         ZIO_COMPRESS_GZIP_5,
 411         ZIO_COMPRESS_GZIP_6,
 412         ZIO_COMPRESS_GZIP_7,
 413         ZIO_COMPRESS_GZIP_8,
 414         ZIO_COMPRESS_GZIP_9,
 415         ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS
 416 };
 417
 418 #define ZIO_COMPRESS_ON_VALUE   ZIO_COMPRESS_LZJB
 419 #define ZIO_COMPRESS_DEFAULT    ZIO_COMPRESS_OFF
 420
 421 /* nvlist pack encoding */
 422 #define NV_ENCODE_NATIVE        0
 423 #define NV_ENCODE_XDR           1
 424
 425 typedef enum {
 426         DATA_TYPE_UNKNOWN = 0,
 427         DATA_TYPE_BOOLEAN,
 428         DATA_TYPE_BYTE,
 429         DATA_TYPE_INT16,
 430         DATA_TYPE_UINT16,
 431         DATA_TYPE_INT32,
 432         DATA_TYPE_UINT32,
 433         DATA_TYPE_INT64,
 434         DATA_TYPE_UINT64,
 435         DATA_TYPE_STRING,
 436         DATA_TYPE_BYTE_ARRAY,
 437         DATA_TYPE_INT16_ARRAY,
 438         DATA_TYPE_UINT16_ARRAY,
 439         DATA_TYPE_INT32_ARRAY,
 440         DATA_TYPE_UINT32_ARRAY,
 441         DATA_TYPE_INT64_ARRAY,
 442         DATA_TYPE_UINT64_ARRAY,
 443         DATA_TYPE_STRING_ARRAY,
 444         DATA_TYPE_HRTIME,
 445         DATA_TYPE_NVLIST,
 446         DATA_TYPE_NVLIST_ARRAY,
 447         DATA_TYPE_BOOLEAN_VALUE,
 448         DATA_TYPE_INT8,
 449         DATA_TYPE_UINT8,
 450         DATA_TYPE_BOOLEAN_ARRAY,
 451         DATA_TYPE_INT8_ARRAY,
 452         DATA_TYPE_UINT8_ARRAY
 453 } data_type_t;
 454
 455 /*
 456  * On-disk version number.
 457  */
 458 #define SPA_VERSION_1                   1ULL
 459 #define SPA_VERSION_2                   2ULL
 460 #define SPA_VERSION_3                   3ULL
 461 #define SPA_VERSION_4                   4ULL
 462 #define SPA_VERSION_5                   5ULL
 463 #define SPA_VERSION_6                   6ULL
 464 #define SPA_VERSION_7                   7ULL
 465 #define SPA_VERSION_8                   8ULL
 466 #define SPA_VERSION_9                   9ULL
 467 #define SPA_VERSION_10                  10ULL
 468 #define SPA_VERSION_11                  11ULL
 469 #define SPA_VERSION_12                  12ULL
 470 #define SPA_VERSION_13                  13ULL
 471 #define SPA_VERSION_14                  14ULL
 472 #define SPA_VERSION_15                  15ULL
 473 /*
 474  * When bumping up SPA_VERSION, make sure GRUB ZFS understand the on-disk
 475  * format change. Go to usr/src/grub/grub-0.95/stage2/{zfs-include/, fsys_zfs*},
 476  * and do the appropriate changes.
 477  */
 478 #define SPA_VERSION                     SPA_VERSION_15
 479 #define SPA_VERSION_STRING              "15"
 480
 481 /*
 482  * Symbolic names for the changes that caused a SPA_VERSION switch.
 483  * Used in the code when checking for presence or absence of a feature.
 484  * Feel free to define multiple symbolic names for each version if there
 485  * were multiple changes to on-disk structures during that version.
 486  *
 487  * NOTE: When checking the current SPA_VERSION in your code, be sure
 488  *       to use spa_version() since it reports the version of the
 489  *       last synced uberblock.  Checking the in-flight version can
 490  *       be dangerous in some cases.
 491  */
 492 #define SPA_VERSION_INITIAL             SPA_VERSION_1
 493 #define SPA_VERSION_DITTO_BLOCKS        SPA_VERSION_2
 494 #define SPA_VERSION_SPARES              SPA_VERSION_3
 495 #define SPA_VERSION_RAID6               SPA_VERSION_3
 496 #define SPA_VERSION_BPLIST_ACCOUNT      SPA_VERSION_3
 497 #define SPA_VERSION_RAIDZ_DEFLATE       SPA_VERSION_3
 498 #define SPA_VERSION_DNODE_BYTES         SPA_VERSION_3
 499 #define SPA_VERSION_ZPOOL_HISTORY       SPA_VERSION_4
 500 #define SPA_VERSION_GZIP_COMPRESSION    SPA_VERSION_5
 501 #define SPA_VERSION_BOOTFS              SPA_VERSION_6
 502 #define SPA_VERSION_SLOGS               SPA_VERSION_7
 503 #define SPA_VERSION_DELEGATED_PERMS     SPA_VERSION_8
 504 #define SPA_VERSION_FUID                SPA_VERSION_9
 505 #define SPA_VERSION_REFRESERVATION      SPA_VERSION_9
 506 #define SPA_VERSION_REFQUOTA            SPA_VERSION_9
 507 #define SPA_VERSION_UNIQUE_ACCURATE     SPA_VERSION_9
 508 #define SPA_VERSION_L2CACHE             SPA_VERSION_10
 509 #define SPA_VERSION_NEXT_CLONES         SPA_VERSION_11
 510 #define SPA_VERSION_ORIGIN              SPA_VERSION_11
 511 #define SPA_VERSION_DSL_SCRUB           SPA_VERSION_11
 512 #define SPA_VERSION_SNAP_PROPS          SPA_VERSION_12
 513 #define SPA_VERSION_USED_BREAKDOWN      SPA_VERSION_13
 514 #define SPA_VERSION_PASSTHROUGH_X       SPA_VERSION_14
 515 #define SPA_VERSION_USERSPACE           SPA_VERSION_15
 516
 517 /*
 518  * The following are configuration names used in the nvlist describing a pool's
 519  * configuration.
 520  */
 521 #define ZPOOL_CONFIG_VERSION            "version"
 522 #define ZPOOL_CONFIG_POOL_NAME          "name"
 523 #define ZPOOL_CONFIG_POOL_STATE         "state"
 524 #define ZPOOL_CONFIG_POOL_TXG           "txg"
 525 #define ZPOOL_CONFIG_POOL_GUID          "pool_guid"
 526 #define ZPOOL_CONFIG_CREATE_TXG         "create_txg"
 527 #define ZPOOL_CONFIG_TOP_GUID           "top_guid"
 528 #define ZPOOL_CONFIG_VDEV_TREE          "vdev_tree"
 529 #define ZPOOL_CONFIG_TYPE               "type"
 530 #define ZPOOL_CONFIG_CHILDREN           "children"
 531 #define ZPOOL_CONFIG_ID                 "id"
 532 #define ZPOOL_CONFIG_GUID               "guid"
 533 #define ZPOOL_CONFIG_PATH               "path"
 534 #define ZPOOL_CONFIG_DEVID              "devid"
 535 #define ZPOOL_CONFIG_METASLAB_ARRAY     "metaslab_array"
 536 #define ZPOOL_CONFIG_METASLAB_SHIFT     "metaslab_shift"
 537 #define ZPOOL_CONFIG_ASHIFT             "ashift"
 538 #define ZPOOL_CONFIG_ASIZE              "asize"
 539 #define ZPOOL_CONFIG_DTL                "DTL"
 540 #define ZPOOL_CONFIG_STATS              "stats"
 541 #define ZPOOL_CONFIG_WHOLE_DISK         "whole_disk"
 542 #define ZPOOL_CONFIG_ERRCOUNT           "error_count"
 543 #define ZPOOL_CONFIG_NOT_PRESENT        "not_present"
 544 #define ZPOOL_CONFIG_SPARES             "spares"
 545 #define ZPOOL_CONFIG_IS_SPARE           "is_spare"
 546 #define ZPOOL_CONFIG_NPARITY            "nparity"
 547 #define ZPOOL_CONFIG_HOSTID             "hostid"
 548 #define ZPOOL_CONFIG_HOSTNAME           "hostname"
 549 #define ZPOOL_CONFIG_TIMESTAMP          "timestamp" /* not stored on disk */
 550
 551 /*
 552  * The persistent vdev state is stored as separate values rather than a single
 553  * 'vdev_state' entry.  This is because a device can be in multiple states, such
 554  * as offline and degraded.
 555  */
 556 #define ZPOOL_CONFIG_OFFLINE            "offline"
 557 #define ZPOOL_CONFIG_FAULTED            "faulted"
 558 #define ZPOOL_CONFIG_DEGRADED           "degraded"
 559 #define ZPOOL_CONFIG_REMOVED            "removed"
 560
 561 #define VDEV_TYPE_ROOT                  "root"
 562 #define VDEV_TYPE_MIRROR                "mirror"
 563 #define VDEV_TYPE_REPLACING             "replacing"
 564 #define VDEV_TYPE_RAIDZ                 "raidz"
 565 #define VDEV_TYPE_DISK                  "disk"
 566 #define VDEV_TYPE_FILE                  "file"
 567 #define VDEV_TYPE_MISSING               "missing"
 568 #define VDEV_TYPE_SPARE                 "spare"
 569
 570 /*
 571  * This is needed in userland to report the minimum necessary device size.
 572  */
 573 #define SPA_MINDEVSIZE          (64ULL << 20)
 574
 575 /*
 576  * The location of the pool configuration repository, shared between kernel and
 577  * userland.
 578  */
 579 #define ZPOOL_CACHE_DIR         "/boot/zfs"
 580 #define ZPOOL_CACHE_FILE        "zpool.cache"
 581 #define ZPOOL_CACHE_TMP         ".zpool.cache"
 582
 583 #define ZPOOL_CACHE             ZPOOL_CACHE_DIR "/" ZPOOL_CACHE_FILE
 584
 585 /*
 586  * vdev states are ordered from least to most healthy.
 587  * A vdev that's CANT_OPEN or below is considered unusable.
 588  */
 589 typedef enum vdev_state {
 590         VDEV_STATE_UNKNOWN = 0, /* Uninitialized vdev                   */
 591         VDEV_STATE_CLOSED,      /* Not currently open                   */
 592         VDEV_STATE_OFFLINE,     /* Not allowed to open                  */
 593         VDEV_STATE_REMOVED,     /* Explicitly removed from system       */
 594         VDEV_STATE_CANT_OPEN,   /* Tried to open, but failed            */
 595         VDEV_STATE_FAULTED,     /* External request to fault device     */
 596         VDEV_STATE_DEGRADED,    /* Replicated vdev with unhealthy kids  */
 597         VDEV_STATE_HEALTHY      /* Presumed good                        */
 598 } vdev_state_t;
 599
 600 /*
 601  * vdev aux states.  When a vdev is in the CANT_OPEN state, the aux field
 602  * of the vdev stats structure uses these constants to distinguish why.
 603  */
 604 typedef enum vdev_aux {
 605         VDEV_AUX_NONE,          /* no error                             */
 606         VDEV_AUX_OPEN_FAILED,   /* ldi_open_*() or vn_open() failed     */
 607         VDEV_AUX_CORRUPT_DATA,  /* bad label or disk contents           */
 608         VDEV_AUX_NO_REPLICAS,   /* insufficient number of replicas      */
 609         VDEV_AUX_BAD_GUID_SUM,  /* vdev guid sum doesn't match          */
 610         VDEV_AUX_TOO_SMALL,     /* vdev size is too small               */
 611         VDEV_AUX_BAD_LABEL,     /* the label is OK but invalid          */
 612         VDEV_AUX_VERSION_NEWER, /* on-disk version is too new           */
 613         VDEV_AUX_VERSION_OLDER, /* on-disk version is too old           */
 614         VDEV_AUX_SPARED         /* hot spare used in another pool       */
 615 } vdev_aux_t;
 616
 617 /*
 618  * pool state.  The following states are written to disk as part of the normal
 619  * SPA lifecycle: ACTIVE, EXPORTED, DESTROYED, SPARE.  The remaining states are
 620  * software abstractions used at various levels to communicate pool state.
 621  */
 622 typedef enum pool_state {
 623         POOL_STATE_ACTIVE = 0,          /* In active use                */
 624         POOL_STATE_EXPORTED,            /* Explicitly exported          */
 625         POOL_STATE_DESTROYED,           /* Explicitly destroyed         */
 626         POOL_STATE_SPARE,               /* Reserved for hot spare use   */
 627         POOL_STATE_UNINITIALIZED,       /* Internal spa_t state         */
 628         POOL_STATE_UNAVAIL,             /* Internal libzfs state        */
 629         POOL_STATE_POTENTIALLY_ACTIVE   /* Internal libzfs state        */
 630 } pool_state_t;
 631
 632 /*
 633  * The uberblock version is incremented whenever an incompatible on-disk
 634  * format change is made to the SPA, DMU, or ZAP.
 635  *
 636  * Note: the first two fields should never be moved.  When a storage pool
 637  * is opened, the uberblock must be read off the disk before the version
 638  * can be checked.  If the ub_version field is moved, we may not detect
 639  * version mismatch.  If the ub_magic field is moved, applications that
 640  * expect the magic number in the first word won't work.
 641  */
 642 #define UBERBLOCK_MAGIC         0x00bab10c              /* oo-ba-bloc!  */
 643 #define UBERBLOCK_SHIFT         10                      /* up to 1K     */
 644
 645 struct uberblock {
 646         uint64_t        ub_magic;       /* UBERBLOCK_MAGIC              */
 647         uint64_t        ub_version;     /* SPA_VERSION                  */
 648         uint64_t        ub_txg;         /* txg of last sync             */
 649         uint64_t        ub_guid_sum;    /* sum of all vdev guids        */
 650         uint64_t        ub_timestamp;   /* UTC time of last sync        */
 651         blkptr_t        ub_rootbp;      /* MOS objset_phys_t            */
 652 };
 653
 654 /*
 655  * Flags.
 656  */
 657 #define DNODE_MUST_BE_ALLOCATED 1
 658 #define DNODE_MUST_BE_FREE      2
 659
 660 /*
 661  * Fixed constants.
 662  */
 663 #define DNODE_SHIFT             9       /* 512 bytes */
 664 #define DN_MIN_INDBLKSHIFT      10      /* 1k */
 665 #define DN_MAX_INDBLKSHIFT      14      /* 16k */
 666 #define DNODE_BLOCK_SHIFT       14      /* 16k */
 667 #define DNODE_CORE_SIZE         64      /* 64 bytes for dnode sans blkptrs */
 668 #define DN_MAX_OBJECT_SHIFT     48      /* 256 trillion (zfs_fid_t limit) */
 669 #define DN_MAX_OFFSET_SHIFT     64      /* 2^64 bytes in a dnode */
 670
 671 /*
 672  * Derived constants.
 673  */
 674 #define DNODE_SIZE      (1 << DNODE_SHIFT)
 675 #define DN_MAX_NBLKPTR  ((DNODE_SIZE - DNODE_CORE_SIZE) >> SPA_BLKPTRSHIFT)
 676 #define DN_MAX_BONUSLEN (DNODE_SIZE - DNODE_CORE_SIZE - (1 << SPA_BLKPTRSHIFT))
 677 #define DN_MAX_OBJECT   (1ULL << DN_MAX_OBJECT_SHIFT)
 678
 679 #define DNODES_PER_BLOCK_SHIFT  (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT)
 680 #define DNODES_PER_BLOCK        (1ULL << DNODES_PER_BLOCK_SHIFT)
 681 #define DNODES_PER_LEVEL_SHIFT  (DN_MAX_INDBLKSHIFT - SPA_BLKPTRSHIFT)
 682
 683 /* The +2 here is a cheesy way to round up */
 684 #define DN_MAX_LEVELS   (2 + ((DN_MAX_OFFSET_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) / \
 685         (DN_MIN_INDBLKSHIFT - SPA_BLKPTRSHIFT)))
 686
 687 #define DN_BONUS(dnp)   ((void*)((dnp)->dn_bonus + \
 688         (((dnp)->dn_nblkptr - 1) * sizeof (blkptr_t))))
 689
 690 #define DN_USED_BYTES(dnp) (((dnp)->dn_flags & DNODE_FLAG_USED_BYTES) ? \
 691         (dnp)->dn_used : (dnp)->dn_used << SPA_MINBLOCKSHIFT)
 692
 693 #define EPB(blkshift, typeshift)        (1 << (blkshift - typeshift))
 694
 695 /* Is dn_used in bytes?  if not, it's in multiples of SPA_MINBLOCKSIZE */
 696 #define DNODE_FLAG_USED_BYTES   (1<<0)
 697
 698 typedef struct dnode_phys {
 699         uint8_t dn_type;                /* dmu_object_type_t */
 700         uint8_t dn_indblkshift;         /* ln2(indirect block size) */
 701         uint8_t dn_nlevels;             /* 1=dn_blkptr->data blocks */
 702         uint8_t dn_nblkptr;             /* length of dn_blkptr */
 703         uint8_t dn_bonustype;           /* type of data in bonus buffer */
 704         uint8_t dn_checksum;            /* ZIO_CHECKSUM type */
 705         uint8_t dn_compress;            /* ZIO_COMPRESS type */
 706         uint8_t dn_flags;               /* DNODE_FLAG_* */
 707         uint16_t dn_datablkszsec;       /* data block size in 512b sectors */
 708         uint16_t dn_bonuslen;           /* length of dn_bonus */
 709         uint8_t dn_pad2[4];
 710
 711         /* accounting is protected by dn_dirty_mtx */
 712         uint64_t dn_maxblkid;           /* largest allocated block ID */
 713         uint64_t dn_used;               /* bytes (or sectors) of disk space */
 714
 715         uint64_t dn_pad3[4];
 716
 717         blkptr_t dn_blkptr[1];
 718         uint8_t dn_bonus[DN_MAX_BONUSLEN];
 719 } dnode_phys_t;
 720
 721 typedef enum dmu_object_type {
 722         DMU_OT_NONE,
 723         /* general: */
 724         DMU_OT_OBJECT_DIRECTORY,        /* ZAP */
 725         DMU_OT_OBJECT_ARRAY,            /* UINT64 */
 726         DMU_OT_PACKED_NVLIST,           /* UINT8 (XDR by nvlist_pack/unpack) */
 727         DMU_OT_PACKED_NVLIST_SIZE,      /* UINT64 */
 728         DMU_OT_BPLIST,                  /* UINT64 */
 729         DMU_OT_BPLIST_HDR,              /* UINT64 */
 730         /* spa: */
 731         DMU_OT_SPACE_MAP_HEADER,        /* UINT64 */
 732         DMU_OT_SPACE_MAP,               /* UINT64 */
 733         /* zil: */
 734         DMU_OT_INTENT_LOG,              /* UINT64 */
 735         /* dmu: */
 736         DMU_OT_DNODE,                   /* DNODE */
 737         DMU_OT_OBJSET,                  /* OBJSET */
 738         /* dsl: */
 739         DMU_OT_DSL_DIR,                 /* UINT64 */
 740         DMU_OT_DSL_DIR_CHILD_MAP,       /* ZAP */
 741         DMU_OT_DSL_DS_SNAP_MAP,         /* ZAP */
 742         DMU_OT_DSL_PROPS,               /* ZAP */
 743         DMU_OT_DSL_DATASET,             /* UINT64 */
 744         /* zpl: */
 745         DMU_OT_ZNODE,                   /* ZNODE */
 746         DMU_OT_ACL,                     /* ACL */
 747         DMU_OT_PLAIN_FILE_CONTENTS,     /* UINT8 */
 748         DMU_OT_DIRECTORY_CONTENTS,      /* ZAP */
 749         DMU_OT_MASTER_NODE,             /* ZAP */
 750         DMU_OT_UNLINKED_SET,            /* ZAP */
 751         /* zvol: */
 752         DMU_OT_ZVOL,                    /* UINT8 */
 753         DMU_OT_ZVOL_PROP,               /* ZAP */
 754         /* other; for testing only! */
 755         DMU_OT_PLAIN_OTHER,             /* UINT8 */
 756         DMU_OT_UINT64_OTHER,            /* UINT64 */
 757         DMU_OT_ZAP_OTHER,               /* ZAP */
 758         /* new object types: */
 759         DMU_OT_ERROR_LOG,               /* ZAP */
 760         DMU_OT_SPA_HISTORY,             /* UINT8 */
 761         DMU_OT_SPA_HISTORY_OFFSETS,     /* spa_his_phys_t */
 762         DMU_OT_POOL_PROPS,              /* ZAP */
 763
 764         DMU_OT_NUMTYPES
 765 } dmu_object_type_t;
 766
 767 typedef enum dmu_objset_type {
 768         DMU_OST_NONE,
 769         DMU_OST_META,
 770         DMU_OST_ZFS,
 771         DMU_OST_ZVOL,
 772         DMU_OST_OTHER,                  /* For testing only! */
 773         DMU_OST_ANY,                    /* Be careful! */
 774         DMU_OST_NUMTYPES
 775 } dmu_objset_type_t;
 776
 777 /*
 778  * Intent log header - this on disk structure holds fields to manage
 779  * the log.  All fields are 64 bit to easily handle cross architectures.
 780  */
 781 typedef struct zil_header {
 782         uint64_t zh_claim_txg;  /* txg in which log blocks were claimed */
 783         uint64_t zh_replay_seq; /* highest replayed sequence number */
 784         blkptr_t zh_log;        /* log chain */
 785         uint64_t zh_claim_seq;  /* highest claimed sequence number */
 786         uint64_t zh_pad[5];
 787 } zil_header_t;
 788
 789 typedef struct objset_phys {
 790         dnode_phys_t os_meta_dnode;
 791         zil_header_t os_zil_header;
 792         uint64_t os_type;
 793         uint64_t os_flags;
 794         char os_pad[2048 - sizeof (dnode_phys_t)*3 -
 795             sizeof (zil_header_t) - sizeof (uint64_t)*2];
 796         dnode_phys_t os_userused_dnode;
 797         dnode_phys_t os_groupused_dnode;
 798 } objset_phys_t;
 799
 800 typedef struct dsl_dir_phys {
 801         uint64_t dd_creation_time; /* not actually used */
 802         uint64_t dd_head_dataset_obj;
 803         uint64_t dd_parent_obj;
 804         uint64_t dd_clone_parent_obj;
 805         uint64_t dd_child_dir_zapobj;
 806         /*
 807          * how much space our children are accounting for; for leaf
 808          * datasets, == physical space used by fs + snaps
 809          */
 810         uint64_t dd_used_bytes;
 811         uint64_t dd_compressed_bytes;
 812         uint64_t dd_uncompressed_bytes;
 813         /* Administrative quota setting */
 814         uint64_t dd_quota;
 815         /* Administrative reservation setting */
 816         uint64_t dd_reserved;
 817         uint64_t dd_props_zapobj;
 818         uint64_t dd_pad[21]; /* pad out to 256 bytes for good measure */
 819 } dsl_dir_phys_t;
 820
 821 typedef struct dsl_dataset_phys {
 822         uint64_t ds_dir_obj;
 823         uint64_t ds_prev_snap_obj;
 824         uint64_t ds_prev_snap_txg;
 825         uint64_t ds_next_snap_obj;
 826         uint64_t ds_snapnames_zapobj;   /* zap obj of snaps; ==0 for snaps */
 827         uint64_t ds_num_children;       /* clone/snap children; ==0 for head */
 828         uint64_t ds_creation_time;      /* seconds since 1970 */
 829         uint64_t ds_creation_txg;
 830         uint64_t ds_deadlist_obj;
 831         uint64_t ds_used_bytes;
 832         uint64_t ds_compressed_bytes;
 833         uint64_t ds_uncompressed_bytes;
 834         uint64_t ds_unique_bytes;       /* only relevant to snapshots */
 835         /*
 836          * The ds_fsid_guid is a 56-bit ID that can change to avoid
 837          * collisions.  The ds_guid is a 64-bit ID that will never
 838          * change, so there is a small probability that it will collide.
 839          */
 840         uint64_t ds_fsid_guid;
 841         uint64_t ds_guid;
 842         uint64_t ds_flags;
 843         blkptr_t ds_bp;
 844         uint64_t ds_pad[8]; /* pad out to 320 bytes for good measure */
 845 } dsl_dataset_phys_t;
 846
 847 /*
 848  * The names of zap entries in the DIRECTORY_OBJECT of the MOS.
 849  */
 850 #define DMU_POOL_DIRECTORY_OBJECT       1
 851 #define DMU_POOL_CONFIG                 "config"
 852 #define DMU_POOL_ROOT_DATASET           "root_dataset"
 853 #define DMU_POOL_SYNC_BPLIST            "sync_bplist"
 854 #define DMU_POOL_ERRLOG_SCRUB           "errlog_scrub"
 855 #define DMU_POOL_ERRLOG_LAST            "errlog_last"
 856 #define DMU_POOL_SPARES                 "spares"
 857 #define DMU_POOL_DEFLATE                "deflate"
 858 #define DMU_POOL_HISTORY                "history"
 859 #define DMU_POOL_PROPS                  "pool_props"
 860
 861 #define ZAP_MAGIC 0x2F52AB2ABULL
 862
 863 #define FZAP_BLOCK_SHIFT(zap)   ((zap)->zap_block_shift)
 864
 865 #define ZAP_MAXCD               (uint32_t)(-1)
 866 #define ZAP_HASHBITS            28
 867 #define MZAP_ENT_LEN            64
 868 #define MZAP_NAME_LEN           (MZAP_ENT_LEN - 8 - 4 - 2)
 869 #define MZAP_MAX_BLKSHIFT       SPA_MAXBLOCKSHIFT
 870 #define MZAP_MAX_BLKSZ          (1 << MZAP_MAX_BLKSHIFT)
 871
 872 typedef struct mzap_ent_phys {
 873         uint64_t mze_value;
 874         uint32_t mze_cd;
 875         uint16_t mze_pad;       /* in case we want to chain them someday */
 876         char mze_name[MZAP_NAME_LEN];
 877 } mzap_ent_phys_t;
 878
 879 typedef struct mzap_phys {
 880         uint64_t mz_block_type; /* ZBT_MICRO */
 881         uint64_t mz_salt;
 882         uint64_t mz_pad[6];
 883         mzap_ent_phys_t mz_chunk[1];
 884         /* actually variable size depending on block size */
 885 } mzap_phys_t;
 886
 887 /*
 888  * The (fat) zap is stored in one object. It is an array of
 889  * 1<<FZAP_BLOCK_SHIFT byte blocks. The layout looks like one of:
 890  *
 891  * ptrtbl fits in first block:
 892  *      [zap_phys_t zap_ptrtbl_shift < 6] [zap_leaf_t] ...
 893  *
 894  * ptrtbl too big for first block:
 895  *      [zap_phys_t zap_ptrtbl_shift >= 6] [zap_leaf_t] [ptrtbl] ...
 896  *
 897  */
 898
 899 #define ZBT_LEAF                ((1ULL << 63) + 0)
 900 #define ZBT_HEADER              ((1ULL << 63) + 1)
 901 #define ZBT_MICRO               ((1ULL << 63) + 3)
 902 /* any other values are ptrtbl blocks */
 903
 904 /*
 905  * the embedded pointer table takes up half a block:
 906  * block size / entry size (2^3) / 2
 907  */
 908 #define ZAP_EMBEDDED_PTRTBL_SHIFT(zap) (FZAP_BLOCK_SHIFT(zap) - 3 - 1)
 909
 910 /*
 911  * The embedded pointer table starts half-way through the block.  Since
 912  * the pointer table itself is half the block, it starts at (64-bit)
 913  * word number (1<<ZAP_EMBEDDED_PTRTBL_SHIFT(zap)).
 914  */
 915 #define ZAP_EMBEDDED_PTRTBL_ENT(zap, idx) \
 916         ((uint64_t *)(zap)->zap_phys) \
 917         [(idx) + (1<<ZAP_EMBEDDED_PTRTBL_SHIFT(zap))]
 918
 919 /*
 920  * TAKE NOTE:
 921  * If zap_phys_t is modified, zap_byteswap() must be modified.
 922  */
 923 typedef struct zap_phys {
 924         uint64_t zap_block_type;        /* ZBT_HEADER */
 925         uint64_t zap_magic;             /* ZAP_MAGIC */
 926
 927         struct zap_table_phys {
 928                 uint64_t zt_blk;        /* starting block number */
 929                 uint64_t zt_numblks;    /* number of blocks */
 930                 uint64_t zt_shift;      /* bits to index it */
 931                 uint64_t zt_nextblk;    /* next (larger) copy start block */
 932                 uint64_t zt_blks_copied; /* number source blocks copied */
 933         } zap_ptrtbl;
 934
 935         uint64_t zap_freeblk;           /* the next free block */
 936         uint64_t zap_num_leafs;         /* number of leafs */
 937         uint64_t zap_num_entries;       /* number of entries */
 938         uint64_t zap_salt;              /* salt to stir into hash function */
 939         /*
 940          * This structure is followed by padding, and then the embedded
 941          * pointer table.  The embedded pointer table takes up second
 942          * half of the block.  It is accessed using the
 943          * ZAP_EMBEDDED_PTRTBL_ENT() macro.
 944          */
 945 } zap_phys_t;
 946
 947 typedef struct zap_table_phys zap_table_phys_t;
 948
 949 typedef struct fat_zap {
 950         int zap_block_shift;                    /* block size shift */
 951         zap_phys_t *zap_phys;
 952 } fat_zap_t;
 953
 954 #define ZAP_LEAF_MAGIC 0x2AB1EAF
 955
 956 /* chunk size = 24 bytes */
 957 #define ZAP_LEAF_CHUNKSIZE 24
 958
 959 /*
 960  * The amount of space available for chunks is:
 961  * block size (1<<l->l_bs) - hash entry size (2) * number of hash
 962  * entries - header space (2*chunksize)
 963  */
 964 #define ZAP_LEAF_NUMCHUNKS(l) \
 965         (((1<<(l)->l_bs) - 2*ZAP_LEAF_HASH_NUMENTRIES(l)) / \
 966         ZAP_LEAF_CHUNKSIZE - 2)
 967
 968 /*
 969  * The amount of space within the chunk available for the array is:
 970  * chunk size - space for type (1) - space for next pointer (2)
 971  */
 972 #define ZAP_LEAF_ARRAY_BYTES (ZAP_LEAF_CHUNKSIZE - 3)
 973
 974 #define ZAP_LEAF_ARRAY_NCHUNKS(bytes) \
 975         (((bytes)+ZAP_LEAF_ARRAY_BYTES-1)/ZAP_LEAF_ARRAY_BYTES)
 976
 977 /*
 978  * Low water mark:  when there are only this many chunks free, start
 979  * growing the ptrtbl.  Ideally, this should be larger than a
 980  * "reasonably-sized" entry.  20 chunks is more than enough for the
 981  * largest directory entry (MAXNAMELEN (256) byte name, 8-byte value),
 982  * while still being only around 3% for 16k blocks.
 983  */
 984 #define ZAP_LEAF_LOW_WATER (20)
 985
 986 /*
 987  * The leaf hash table has block size / 2^5 (32) number of entries,
 988  * which should be more than enough for the maximum number of entries,
 989  * which is less than block size / CHUNKSIZE (24) / minimum number of
 990  * chunks per entry (3).
 991  */
 992 #define ZAP_LEAF_HASH_SHIFT(l) ((l)->l_bs - 5)
 993 #define ZAP_LEAF_HASH_NUMENTRIES(l) (1 << ZAP_LEAF_HASH_SHIFT(l))
 994
 995 /*
 996  * The chunks start immediately after the hash table.  The end of the
 997  * hash table is at l_hash + HASH_NUMENTRIES, which we simply cast to a
 998  * chunk_t.
 999  */
1000 #define ZAP_LEAF_CHUNK(l, idx) \
1001         ((zap_leaf_chunk_t *) \
1002         ((l)->l_phys->l_hash + ZAP_LEAF_HASH_NUMENTRIES(l)))[idx]
1003 #define ZAP_LEAF_ENTRY(l, idx) (&ZAP_LEAF_CHUNK(l, idx).l_entry)
1004
1005 typedef enum zap_chunk_type {
1006         ZAP_CHUNK_FREE = 253,
1007         ZAP_CHUNK_ENTRY = 252,
1008         ZAP_CHUNK_ARRAY = 251,
1009         ZAP_CHUNK_TYPE_MAX = 250
1010 } zap_chunk_type_t;
1011
1012 /*
1013  * TAKE NOTE:
1014  * If zap_leaf_phys_t is modified, zap_leaf_byteswap() must be modified.
1015  */
1016 typedef struct zap_leaf_phys {
1017         struct zap_leaf_header {
1018                 uint64_t lh_block_type;         /* ZBT_LEAF */
1019                 uint64_t lh_pad1;
1020                 uint64_t lh_prefix;             /* hash prefix of this leaf */
1021                 uint32_t lh_magic;              /* ZAP_LEAF_MAGIC */
1022                 uint16_t lh_nfree;              /* number free chunks */
1023                 uint16_t lh_nentries;           /* number of entries */
1024                 uint16_t lh_prefix_len;         /* num bits used to id this */
1025
1026 /* above is accessable to zap, below is zap_leaf private */
1027
1028                 uint16_t lh_freelist;           /* chunk head of free list */
1029                 uint8_t lh_pad2[12];
1030         } l_hdr; /* 2 24-byte chunks */
1031
1032         /*
1033          * The header is followed by a hash table with
1034          * ZAP_LEAF_HASH_NUMENTRIES(zap) entries.  The hash table is
1035          * followed by an array of ZAP_LEAF_NUMCHUNKS(zap)
1036          * zap_leaf_chunk structures.  These structures are accessed
1037          * with the ZAP_LEAF_CHUNK() macro.
1038          */
1039
1040         uint16_t l_hash[1];
1041 } zap_leaf_phys_t;
1042
1043 typedef union zap_leaf_chunk {
1044         struct zap_leaf_entry {
1045                 uint8_t le_type;                /* always ZAP_CHUNK_ENTRY */
1046                 uint8_t le_int_size;            /* size of ints */
1047                 uint16_t le_next;               /* next entry in hash chain */
1048                 uint16_t le_name_chunk;         /* first chunk of the name */
1049                 uint16_t le_name_length;        /* bytes in name, incl null */
1050                 uint16_t le_value_chunk;        /* first chunk of the value */
1051                 uint16_t le_value_length;       /* value length in ints */
1052                 uint32_t le_cd;                 /* collision differentiator */
1053                 uint64_t le_hash;               /* hash value of the name */
1054         } l_entry;
1055         struct zap_leaf_array {
1056                 uint8_t la_type;                /* always ZAP_CHUNK_ARRAY */
1057                 uint8_t la_array[ZAP_LEAF_ARRAY_BYTES];
1058                 uint16_t la_next;               /* next blk or CHAIN_END */
1059         } l_array;
1060         struct zap_leaf_free {
1061                 uint8_t lf_type;                /* always ZAP_CHUNK_FREE */
1062                 uint8_t lf_pad[ZAP_LEAF_ARRAY_BYTES];
1063                 uint16_t lf_next;       /* next in free list, or CHAIN_END */
1064         } l_free;
1065 } zap_leaf_chunk_t;
1066
1067 typedef struct zap_leaf {
1068         int l_bs;                       /* block size shift */
1069         zap_leaf_phys_t *l_phys;
1070 } zap_leaf_t;
1071
1072 /*
1073  * Define special zfs pflags
1074  */
1075 #define ZFS_XATTR       0x1             /* is an extended attribute */
1076 #define ZFS_INHERIT_ACE 0x2             /* ace has inheritable ACEs */
1077 #define ZFS_ACL_TRIVIAL 0x4             /* files ACL is trivial */
1078
1079 #define MASTER_NODE_OBJ 1
1080
1081 /*
1082  * special attributes for master node.
1083  */
1084
1085 #define ZFS_FSID                "FSID"
1086 #define ZFS_UNLINKED_SET        "DELETE_QUEUE"
1087 #define ZFS_ROOT_OBJ            "ROOT"
1088 #define ZPL_VERSION_OBJ         "VERSION"
1089 #define ZFS_PROP_BLOCKPERPAGE   "BLOCKPERPAGE"
1090 #define ZFS_PROP_NOGROWBLOCKS   "NOGROWBLOCKS"
1091
1092 #define ZFS_FLAG_BLOCKPERPAGE   0x1
1093 #define ZFS_FLAG_NOGROWBLOCKS   0x2
1094
1095 /*
1096  * ZPL version - rev'd whenever an incompatible on-disk format change
1097  * occurs.  Independent of SPA/DMU/ZAP versioning.
1098  */
1099
1100 #define ZPL_VERSION             1ULL
1101
1102 /*
1103  * The directory entry has the type (currently unused on Solaris) in the
1104  * top 4 bits, and the object number in the low 48 bits.  The "middle"
1105  * 12 bits are unused.
1106  */
1107 #define ZFS_DIRENT_TYPE(de) BF64_GET(de, 60, 4)
1108 #define ZFS_DIRENT_OBJ(de) BF64_GET(de, 0, 48)
1109 #define ZFS_DIRENT_MAKE(type, obj) (((uint64_t)type << 60) | obj)
1110
1111 typedef struct ace {
1112         uid_t           a_who;          /* uid or gid */
1113         uint32_t        a_access_mask;  /* read,write,... */
1114         uint16_t        a_flags;        /* see below */
1115         uint16_t        a_type;         /* allow or deny */
1116 } ace_t;
1117
1118 #define ACE_SLOT_CNT    6
1119
1120 typedef struct zfs_znode_acl {
1121         uint64_t        z_acl_extern_obj;         /* ext acl pieces */
1122         uint32_t        z_acl_count;              /* Number of ACEs */
1123         uint16_t        z_acl_version;            /* acl version */
1124         uint16_t        z_acl_pad;                /* pad */
1125         ace_t           z_ace_data[ACE_SLOT_CNT]; /* 6 standard ACEs */
1126 } zfs_znode_acl_t;
1127
1128 /*
1129  * This is the persistent portion of the znode.  It is stored
1130  * in the "bonus buffer" of the file.  Short symbolic links
1131  * are also stored in the bonus buffer.
1132  */
1133 typedef struct znode_phys {
1134         uint64_t zp_atime[2];           /*  0 - last file access time */
1135         uint64_t zp_mtime[2];           /* 16 - last file modification time */
1136         uint64_t zp_ctime[2];           /* 32 - last file change time */
1137         uint64_t zp_crtime[2];          /* 48 - creation time */
1138         uint64_t zp_gen;                /* 64 - generation (txg of creation) */
1139         uint64_t zp_mode;               /* 72 - file mode bits */
1140         uint64_t zp_size;               /* 80 - size of file */
1141         uint64_t zp_parent;             /* 88 - directory parent (`..') */
1142         uint64_t zp_links;              /* 96 - number of links to file */
1143         uint64_t zp_xattr;              /* 104 - DMU object for xattrs */
1144         uint64_t zp_rdev;               /* 112 - dev_t for VBLK & VCHR files */
1145         uint64_t zp_flags;              /* 120 - persistent flags */
1146         uint64_t zp_uid;                /* 128 - file owner */
1147         uint64_t zp_gid;                /* 136 - owning group */
1148         uint64_t zp_pad[4];             /* 144 - future */
1149         zfs_znode_acl_t zp_acl;         /* 176 - 263 ACL */
1150         /*
1151          * Data may pad out any remaining bytes in the znode buffer, eg:
1152          *
1153          * |<---------------------- dnode_phys (512) ------------------------>|
1154          * |<-- dnode (192) --->|<----------- "bonus" buffer (320) ---------->|
1155          *                      |<---- znode (264) ---->|<---- data (56) ---->|
1156          *
1157          * At present, we only use this space to store symbolic links.
1158          */
1159 } znode_phys_t;
1160
1161 /*
1162  * In-core vdev representation.
1163  */
1164 struct vdev;
1165 typedef int vdev_phys_read_t(struct vdev *vdev, void *priv,
1166     off_t offset, void *buf, size_t bytes);
1167 typedef int vdev_read_t(struct vdev *vdev, const blkptr_t *bp,
1168     void *buf, off_t offset, size_t bytes);
1169
1170 typedef STAILQ_HEAD(vdev_list, vdev) vdev_list_t;
1171
1172 typedef struct vdev {
1173         STAILQ_ENTRY(vdev) v_childlink; /* link in parent's child list */
1174         STAILQ_ENTRY(vdev) v_alllink;   /* link in global vdev list */
1175         vdev_list_t     v_children;     /* children of this vdev */
1176         char            *v_name;        /* vdev name */
1177         uint64_t        v_guid;         /* vdev guid */
1178         int             v_id;           /* index in parent */
1179         int             v_ashift;       /* offset to block shift */
1180         int             v_nparity;      /* # parity for raidz */
1181         int             v_nchildren;    /* # children */
1182         vdev_state_t    v_state;        /* current state */
1183         vdev_phys_read_t *v_phys_read;  /* read from raw leaf vdev */
1184         vdev_read_t     *v_read;        /* read from vdev */
1185         void            *v_read_priv;   /* private data for read function */
1186 } vdev_t;
1187
1188 /*
1189  * In-core pool representation.
1190  */
1191 typedef STAILQ_HEAD(spa_list, spa) spa_list_t;
1192
1193 typedef struct spa {
1194         STAILQ_ENTRY(spa) spa_link;     /* link in global pool list */
1195         char            *spa_name;      /* pool name */
1196         uint64_t        spa_guid;       /* pool guid */
1197         uint64_t        spa_txg;        /* most recent transaction */
1198         struct uberblock spa_uberblock; /* best uberblock so far */
1199         vdev_list_t     spa_vdevs;      /* list of all toplevel vdevs */
1200         objset_phys_t   spa_mos;        /* MOS for this pool */
1201         objset_phys_t   spa_root_objset; /* current mounted ZPL objset */
1202 } spa_t;