kernel - Implement shared namecache locks

* Currently highly experimental, so I've added a sysctl and default it
  to disabled for now.

  sysctl debug.ncp_shared_lock_disable
0 Shared namecache locks enabled
1 Shared namecache locks disabled (default)

* Removes most conflicts when concurrent processes are doing long path
  lookups with substantially similar prefixes.

* Also removes directory conflicts when concurrent processes are accessing
  different file names under the same directory using short paths.

* Shared mode is only used when the ncp is resolved and in a normal
  working state (this includes entries which have resolved to ENOENT).
  Otherwise the code falls back to exclusive mode.

* Shared namecache locks have three major complexities:

  (1) First, some bits of the nlookup() routine had to be rearranged to
      avoid double locking.  This is because the last namecache component
      always has to be locked exclusively, but a path such as a/b/d/.
      references the same ncp entry for both of the last two components.

  (2) Second, any lock on a namecache structure vhold()'s the related vp
      (if not NULL).  Shared locks present a particular issue where a
      second cpu may obtain a second shared lock before the first cpu
      is able to complete vhold()ing the vnode.  The vnode cannot be
      vhold()'d prior to the lock.  To deal with this an interlock was
      implemented (see NC_SHLOCK_VHOLD).

  (3) Finally, because there might be many concurrent shared lock users
      to avoid starving out an exclusive lock user we must stall further
      shared locks while an exclusive request is pending.

* The implementation specifically does not attempt to implement lock
  upgrading.  That's another can of worms that I'd rather not open.

kernel - cpu_pause() needs to be memory-modifying

* __asm __volatile isn't enough, it also needs the "memory"
  attribute to prevent gcc from optimizing out memory loads around
  loops using cpu_pause().

Use NULL for pointers in a couple of places.

libdmsg: Fix pointer dereference.

hier.7: Document that /boot/kernel is a directory and has the modules too.

While here, also remove /usr/include/objc.

iso639: Add Standard Moroccan Tamazight.

See http://www.loc.gov/standards/iso639-2/php/code_changes.php

kernel - Fix cross-mount handling in tmpfs hardlink code

* Fix tmpfs to properly report EXDEV when a cross-mount hardlink is
  attempted instead of asserting and causing a panic.

Reported-by: ftigeot

kernel - Fix deadlock in tmpfs

* If the pageout daemon is paging out a file on a tmpfs mount concurrent
  with an unmount of same, a deadlock can occur.

* Fix the node vs vnode lock order in the tmpfs umount code.

kernel - Remove getnewvnode() bottlenecks

* Move the global mntvnodescan_list into the mount structure and remove
  the global mntvnode_token.  Adjust the code to use the per-mount
  mp->mnt_token instead.

* This removes a major token bottleneck in getnewvnode(), particularly
  important when doing concurrent not-yet-cached directory scans or file
  creates under different mount points, and when the vnode cache reaches
  its nominal maximum.

* Also add a missing piece for the last cache_findmount() commit.

kernel - Add negative caching to cache_findmount()

* Add negative caching to cache_findmount().  It turns out that there
  are quite a few cases, particularly during poudriere, so this is
  needed to avoid dropping down into the slow mountlist scan code.

* Removes remaining bottlenecks in mount-point crossings during path
  lookups.  The mountlist_token is no longer colliding in critical
  paths.

kernel - Increase NCMOUNT_NUMCACHE, add enable & statistics

* Increase NCMOUNT_NUMCACHE to 1009 (prime number), change to modulo.
  This cache improves long namecache path lookups.

* Add enable and statistics.  Cache defaults to enabled.

    debug.ncmount_cache_enable (defaults to 1)
    debug.ncmount_cache_hit
    debug.ncmount_cache_miss
    debug.ncmount_cache_overwrite

bce: Move RX serializers before TX serializers

RX serializers will be use to protect MSI-X

bce: Free serializer array in detach path

altq/hfsc: Fix wrong malloc size

Reported-by: pavalos@

kernel - Fix performance issue due to buffer fragmentation

* Systems with a lot of memory have very large buffer pools.  Defragmenting
  these pools can be expensive.  Often the buffer_map becomes full well
  before the bufspace actually hits its limits.  Filesystems such as HAMMER
  which use large buffer sizes (64K) are more likely to cause the problem.

  The result is extremely bad I/O performance for data not in the buffer
  cache which requires a new buffer to be instantiated.

* To solve this we double the size of the buffer_map's KVA area on
  64-bit systems while leaving the maximum buffer space allowed the
  same.  The larger virtual space greatly reduces KVA allocation
  failures due to fragmentation.

* This solves significant performance issues on monster with its 64G
  of ram, but should improve performance on any 64-bit system by
  reducing buffer cache defrag iterations.

* Also fix a possible intermediate value overflow in vlrureclaim().

kernel - Add frontend cache for cache_findmount()

* When a name lookup crosses a mount point boundary it must call
  cache_findmount() to locate the mount linkage.  This linkage is
  not stored in the vp or ncp because there is a 1:N relationship
  between vp/ncp and possible mounts due to DragonFly's ability
  to do arbitrary nullfs mounts in the topology.

* The mountlist scan requires an exclusive token to deal with ripouts
  during the scan.  This creates a bottleneck when highly parallel
  filesystem operations are being run on the machine and use mount-crossing
  paths or absolute paths.

* The frontend cache is able to use a shared spinlock for the fast path,
  and implements a simple non-chained linear array hashed by pointer
  values.

kernel - Fix network lockup due to msgport bug

* Netisr threads (i.e. arp thread) which issue route table updates
  use a synchronous netmsg from a 'spin' type port to a 'thread' type
  port.

  When going spin->thread, the lwkt_thread_putport*() code was not
  using an atomic op to manipulate ms_flags.  This could interfere
  with the originator on the spin port issuing a lwkt_spin_waitmsg()
  and cause one or more flags to be lost.

  Ensure that lwkt_thread_putport*() uses atomic ops when manipulating
  ms_flags.

* Another serious issue is that the lwkt_*_waitmsg() code was testing
  MSGF_QUEUED outside of its port lock.  This flag can only be tested
  while the port is locked.

* lwkt_thread_replyport() must use an atomic op when setting
  MSGF_INTRANSIT and MSGF_REPLY to avoid SMP races on ms_flags
  updates.

* lwkt_thread_replyport() requires a critical section against
  possible preemption when adjusting ms_flags.

* lwkt_forwardmsg() does not need a critical section.

* Other notes: Not all ms_flags manipulation needs an atomic op.  For
  example, when initializing a new message or when a lock is held to
  rendezvous at a reply port when replying.  However, all 'put' and 'wait'
  interactions on messages absolutely require atomic ops when manipulating
  ms_flags.

  Finally, note that all msgport queue operations use atomic ops to
  adjust MSGF_QUEUED when adding or removing a message to a port queue.

vkd(4) - Announce virtual disks upon initialization.

vke(4) - Show backing tap only if one was used.

vkernel(7) - Minor manpage adjustments.

vkernel - Settable serial numbers for virtual disks.

  User can specify now serial numbers for their virtual disks
  from the command line.

  Example:
./vkernel -m 128m -r root.img:VKDMYSERNO

kernel - Fix issue with ARP packets stalling out entire network

* ARP packets can cause ARP routing table updates to occur.  An ARP
  routing table update is an expensive synchronous netmsg that is
  forwarded through *ALL* cpus.

* ARP was previously being handled by netisr 0 and on large multi-way
  machines (aka monster the 48-way opteron) under very heavy loads this
  could result in very long stalls for any packet processing forwarded
  to cpu 0.

  Stalls exceeding 200 seconds were observed on monster when a large
  number of ARP packets had to be processed.

* Implement a dedicated thread feature for the NETISR mechanism and
  modify NETISR_ARP to use it.  This takes the expensive synchronous
  ARP packet processing off the general per-cpu netisr threads.
  This thread currently runs on cpu (18 % ncpus) (NETISR_ARP == 18).

  Thus the general per-cpu (netisr 0) thread will no longer stall
  on ARP packets.

* ping latencies under extreme loads improved to (approximately):

  ping -i 0.001 monster-nr
  11735 packets transmitted, 11735 packets received, 0.0% packet loss
  round-trip min/avg/max/stddev = 0.073/0.190/27.019/0.382 ms

kernel - Add critical section in lwkt_yield_quick()

* Add a critical section to protect the clearing of the LWKT reschedule
  bit against gd_tdrunq.

asr(4): Remove a case that is not a member of the enum being tested.

Apparently xpt_opcode can wind up being REPORT_LUNS here. gcc47 warns
about it because REPORT_LUNS is not an enum xpt_opcode member.

FreeBSD just casted this away. Instead of doing that, remove it and
let the default case handle it (which has the same code as XPT_ABORT).

While here, fix a typo in a comment.

bce: Fix tick/pulse callout target CPU setting

igb: Fix timer cpuid settings when entering/exiting polling mode

kernel - Fix cpu/token starvation, vfs_busy deadlocks. incls sysctl (2)

* Last commit had a bug in the deadlock fix for nlookup().  This fix
  is tested and works.

kernel - Fix excessive kprintf()s during refcount_wait()

* _refcount_wait() can do itself in with excessive kprintf()s
  on large multi-way machines, causing the machine to become
  unresponsive.

* Rewrite the code to use a ticks test and only kprintf()
  a warning when it takes more than 60 seconds.

* Used by vm_object_pip_wait().  Long I/O queues are possible.

kernel - Implement vm.read_shortcut support in tmpfs

* Implement tmpfs support for vm.read_shorcut_enable=1

* Approximately doubles tmpfs read() performance on 64-bit systems
  for data sets which exceed the size of the buffer cache.

  Example using monster (64G ram, 6.4G buffer cache, 9G test data set)

    du -s -k /mp
9037196 /mp

    sysctl vm.read_shortcut_enable=1
    time tar cf /dev/nmonster# time tar cf /dev/null /mp
6.763u 13.275s 0:20.05 99.9%    26+66k 0+0io 0pf+0w
7.224u 12.830s 0:20.07 99.9%    26+66k 0+0io 0pf+0w
6.957u 14.924s 0:21.91 99.8%    26+66k 0+0io 0pf+0w

    sysctl vm.read_shortcut_enable=0
    time tar cf /dev/nmonster# time tar cf /dev/null /mp
7.510u 23.997s 0:31.52 99.9%    26+66k 0+0io 0pf+0w
7.769u 37.738s 0:45.53 99.9%    25+65k 0+0io 0pf+0w
7.716u 40.306s 0:48.04 99.9%    25+65k 0+0io 0pf+0w

* Note that variations in run time when the feature is disabled
  depends on what data is already present in the buffer cache and
  the cost of mapping new buffers and tearing down old buffers.
  This can be substantial on large multi-way systems due to
  SMP/page-table issues.

kernel - add yields in the swap pager freeing path

* Add yields in swp_pager_meta_free*().  This routine can loop
  heavily on very large VM objects and we don't want it to stall
  the cpu.

kernel - cleanup

* Minor cleanup

kernel - Remove remaining mplock use cases from tmpfs

* Use the per-mount lock for remaining cases, including nremove,
  truncate, and other operations.

* Also fixes machine stalls against pings when removing very
  large files.

Submitted-by: vsrinivas

icmp: ICMP is MPSAFE

bce: RX and TX ring counts are not required to be same

However, in Dragonfly, RX ring count must be great than TX ring count.

Clue-from: Linux bnx2

kernel - Fix cpu/token starvation, vfs_busy deadlocks. incls sysctl

* Remove the mplock around the userland sysctl system call, it should no
  longer be needed.

* Remove the mplock around getcwd(), it should no longer be needed.

* Change the vfs_busy(), sys_mount(), and related mount code to use the
  per-mount token instead of the mp lock.

* Fix a race in vfs_busy() which could cause it to never get woken up.

* Fix a deadlock in nlookup() when the lookup is racing an unmount.  When
  the mp is flagged MNTK_UNMOUNT, the unmount is in progress and the lookup
  must fail instead of loop.

* per-mount token now protects mp->mnt_kern_flag.

* unmount code now waits for final mnt_refs to return to the proper value,
  fixing races with other code that might temporarily ref the mount point.

* Add lwkt_yield()'s in nvtruncbuf*() and nvnode_pager_setsize(), reducing
  cpu stalls due to large file-extending I/O's.  Also in tmpfs.

* Use a marker in the vm_meter code and check for vmobj_token collisions.
  When a collision is detected, give other threads a chance to take the
  token.  This prevents hogging of this very important token.

Testing-by: dillon, vsrinivas, ftigeot

vkernel/vke: Comment out 'ifp', just like the code that uses it.

build: Only auto-save once per build

suggested-by: tuxillo

bce: Switch to IFQ subqueue functions and use per-TX queue watchdog

<sys/bus.h>: Fix wording.

Reported-by: marino

kernel: Use DEVMETHOD_END in the drivers.

<sys/bus.h>: Add DEVMETHOD_END.

kernel - Properly account system time for contending tokens

* When the LWKT schedule gets stuck on a contending token it switches
  through the idle thread, the idle thread is told not to halt, and
  resolution of the contention is handled by lwkt_switch() from the
  idle thread's context.

* This was causing token contention to be improperly accounted for as
  idle time in the per-cpu stats.  Fix the case by testing the
  RQF_AST_LWKT_RESCHED flag which tells the idle thread not to halt,
  and account for the tick as system time if the flag is set.

* The improper time accounting was causing powerd to come to the wrong
  conclusion in massively parralel fsstress tests on monster.dragonflybsd.org
  (48 cpus).  With the fix, powerd no longer becomes confused.

Reported-by: vsrinivas

vkernel - Fix if_vke

* The vkernel device driver threads are cothreads and do not have
  any per-cpu data.

* Fix recent stat counter changes which attempted to access per-cpu data
  from a cothread.  This fixes a vkernel SIGILL by virtue of the trap()
  code being called recursively on trap's own attempt to access mycpu,
  until its stack runs out.

Adjust files for libarchive-3.1.2 import.

Merge branch 'vendor/LIBARCHIVE'

patch(1): Fix typo.

patch(1): When -C is specified, do not claim to have saved rejects.

Submitted-by: Loganaden Velvindron
Dragonfly-bug: <http://bugs.dragonflybsd.org/issues/2359>

bce: Reimplement polling in non-compat mode

Take advantage of the independent TX/RX serializers.

bce: Split TX/RX serializer

bce: Defer interrupt allocation until the TX/RX rings are allocated

This will be required for implementing MSI-X at least.

bce: Regroup function declaration

bce: Fix supported devices list in comment

bce: Put RX related fields into bce_rx_ring

kernel - Fix a race and enable the VM read shortcut feature by default

* Fix a lookup/access race.  No known cases hit the race but decided
  it needed to be fixed for safety.

  Instead of looking up and holding the VM page we know try to busy it,
  and only access the content if we are able to do so non-blocking.
  This costs a bit more in overhead but handles the page more properly.

  /usr/obj/usr/src
  time tar cf /dev/null .

  0.734u 5.781s 0:06.51 100.0%    24+66k 0+0io 0pf+0w (shorcut disabled)
  0.664u 2.382s 0:03.05 99.6%     24+66k 0+0io 0pf+0w (shorcut enabled)

* Default vm.read_shortcut_enable to 1.  The feature is now enabled by
  default.

* The feature has been in the tree a while default disabled and needs wider
  use, so it is being enabled by default.  The feature is only useful on
  64-bit systems (i.e. so the DMAP can be used).  It allows the buffer
  cache and the VM page mapping code to be completely bypassed in situations
  where the file data is available in the VM page cache.

rc.d/addswap: Load the vn(4) module if not already present.

Reported-by: lentferj

kernel - Fix rare race in namecache

* Fix a rare race in _cache_cleanneg() where the ncp being cleaned up is
  resolved during the moment between where _cache_cleanneg() accesses it
  prior to locking and removing it.

* _cache_cleanneg() needed to re-check that the ncp was still on the
  negative cache list.

Reported-by: marino

csu: Fix .eh_frame_hdr errors seen on i386

The libcsu object files should have been generated with
-fno-asynchronous-unwind-tables.  The crtbegin*, crtend* objects,
specific to a compiler, were generated with this flag on both platforms
as seen in the vendor build.  This commit builds libcsu with the same
cflags on both platforms, and it allows the error frame header to get
built successfully.

This has been seen on i386 for a while, and later bug #2511 hit upon
it outside of the world build.

build - Do not use cp -a

* The -a option to cp was added in November, unbreak installworld for those
  running a world built prior to November 2012.

build: implement automatic world backups

The directives DAYS_BACKUP and NO_BACKUP have been removed.
The "backupworld" target will save important directories to the WORLD_BACKUP
directory just as before, and it is restored with the "restoreworld" target.

Additionally, every time the "installworld" target is executed, the same
directories will be automatically backed up at the location of
${MAKEOBJDIRPREFIX}/world_backup .  These directories could be restored
with the new make target "restoreworld-auto".

The WORLD_BACKUP location default is now /var/backups/world_backup .
The directory /usr/lib has been added to the backup list.
The more useless errors seen with a broken world have been removed, these
came in with bmake.

build: Remove installworld backup check

Dillon wants to rework backup functionality.
1. Remove any check that can halt installworld
2. Backup world automatically and store it in /usr/obj/world_binaries
3. Keep manual backup commands, they still it WORLD_BACKUP as before
4. Get rid of days check

This commit accomplished step 1.

bce: Put TX related fields into bce_tx_ring

vkernel - Allow setting MAC addresses from within the command line.

  In order to be able to specify the MAC address we want to
  use for every interface within the vkernel, an extra argument
  has been added to the -I option.

  Example:
   ./kernel -r root.img -m 256m -I auto=aa:bb:cc:dd:ee:ff

build: add "make backupworld" and "make restoreworld" functionality

Three new make.conf parameters have been defined:
  * WORLD_BACKUP - location to store backed up world binaries
                   default = /var/backups/world_binaries
  * DAYS_BACKUP  - The number of days since the last backup that must pass
                   before "make installworld" fails with an error
                   default = 28
  * NO_BACKUP    - defining this will prevent backup checks.

The build functionality has been changed.  Prior to "make installworld",
the makefile will check to see if system binaries have been previously
backed up.  If they haven't, "make installworld" will fail to execute
explaining that the system should be backed up.  If a previous backup
does exist, but it's older than the specified number of days, "make
installworld" will fail explaining the backup needs to be refreshed.

Passing NO_BACKUP through the command line or make.conf will inhibit
these checks.

While here, define WORLD_CCVER, LDVER, WORLD_LDVER, WORLD_BINUTILSVER
in make.conf man page too.

bce: Factor out bce_xmit()

Import libarchive-3.1.2.

-Add basic archive read and write filter support for lrzip.
-Implement function used to seek within data blocks.
-Add support for lzop.
-Introduce uuencode filter.
-Introduce b64encode filter.
-Add support for grzip compression.
-Add support for writing v7 tar format.
-Implement functions to manually set the format and filters used.

icmp: Disable icmplim_output by default

It spams the console a pretty lot.

if: Add compat mode for ifnet stats so that 3rd party apps can work

If ifnet stats compat mode is enabled, the per-CPU ifnet stats will
be collected into ifnet old stats location in the if slow timer.

Sysctl node net.link.stats_compat is used to control whether the
ifnet stats compat mode should be enabled or not; it is _not_ enabled
by default.

kernel/vinum: Fix userland fallout from my -Wundef kernel fixes.

This file is used in userland too, so make the inclusion of opt_vinum.h
kernel specific (as is the code that uses its VINUMDEBUG).

Reported-by: Max Herrgard <herrgard@gmail.com>

kernel: Move some externs under INET too.

kernel: A few small fixes to make a minimal kernel config compile.

It is solely for my build testing purposes:

platform        pc64
machine         x86_64
machine_arch    x86_64
ident           MINI
cpu             HAMMER_CPU

* Put two INET specific functions in uipc_socket.c under #ifdef INET.

* Compile in isa_intr.c only when isa is specified in the config.

* Move PCI specific include under #if 0 too in mp_clock.c

* In nexus.c, compile in PCI specific parts only when pci is
  specified in the config.

ccdconfig(8): When ccd can't be kldloaded, explain a possible reason.

If /etc/ccd.conf is present, /etc/rc.d/ccd will run ccdconfig in the
early boot when only root is mounted read-only. On HAMMER systems (or
any other system where /boot isn't part of the root partition) it can
not automatically load ccd.ko at this point. This was different on
UFS where /boot was usually not separate.

So in case it fails, give the user a better message that explains the
options he has.

Dragonfly-bug: <http://bugs.dragonflybsd.org/issues/2439>
Reported-by: Christer Solskogen

mfi(4): Add D_MPSAFE to the disk flags.

When porting it, I didn't know that this is indicated by the _absence_
of DISKFLAG_NEEDSGIANT.

Tested-by: ftigeot

kernel: Fix various -Wundef warnings.

kernel/sound: Use pci_{get,set}_powerstate(). Fixes -Wundef.

bnx: Support 5717 C0, which is almost same as 5720 A0

Obtained-from: tg3

pcidevs: regen

pcidevs: Add PCi device ID for Broadcom 5717C

kernel/nmdm: Comment variables which are only used in commented code.

kernel/drm: Put two variables under #if 0 for future use (see comment).

kernel: Remove some unused variables.

kernel: Handle some variables only used in debug output.

bsd.cpu.gcc47.mk: Add default cpu extensions

For the normal case, a standard MACHINE_CPU is supposed to be defined, but
that wasn't happening.  Copy code from bsd.cpu.gcc44.mk to fix dports
looking at MACHINE_CPU variable value.

bce: Remove debug stuffs

opt_bce.h is still kept, which will be needed for multiple RX/TX queues
debugging options.

tws(4): Fix a typo in a debug message.

jme: Avoid using magic number for TX register writing aggregation

bce: Make TX register writing aggregation tunable

bnx: Avoid using magic number for TX register writing aggregation

bge: Avoid using magic number for TX register writing aggregation

kernel: Use __debugvar for stack variables used only by assertion

em/emx: Avoid using magic number for TX register writing aggregation

igb: Fix comment

igb: Remove unused macros

mtree: Remove /usr/libdata/lint. Must've overlooked it.

ccd.4: Break line after sentence.

ccd.4: Add a conventional synopsis and remove config info in the text.

mtree: Add back a directory which I removed by mistake.

netstat: Make "netstat -w" aware of new ifnet stats location

if: Per-cpu ifnet/ifaddr statistics, step 3/3

Make ifnet stats per-cpu.  The per-cpu stats are stored in cache aligned
ifdata_pcpu struct.

- if_mib code is adjusted, so callers of the IFMIB_IFDATA sysctl will not
  aware of the ifnet per-cpu stats, e.g. systat -if
- User space programs that directly access ifnet.if_data are modified to
  aware of the new location of the ifnet stats, e.g. netstat -in

if: Per-cpu ifnet/ifaddr statistics, step 2/3

Make ifaddr stats per-cpu.  The per-cpu stats are embedded into
ifaddr_container, which already carries per-cpu data for ifaddr.

if: Per-cpu ifnet/ifaddr statistics, step 1/3

Wrap ifnet/ifaddr stats updating, setting and extraction into macros;
ease upcoming changes.