sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/txg.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  * Portions Copyright 2011 Martin Matuska <mm@FreeBSD.org>
  24  * Copyright (c) 2012, 2017 by Delphix. All rights reserved.
  25  */
  26
  27 #include <sys/zfs_context.h>
  28 #include <sys/txg_impl.h>
  29 #include <sys/dmu_impl.h>
  30 #include <sys/dmu_tx.h>
  31 #include <sys/dsl_pool.h>
  32 #include <sys/dsl_scan.h>
  33 #include <sys/zil.h>
  34 #include <sys/callb.h>
  35
  36 /*
  37  * ZFS Transaction Groups
  38  * ----------------------
  39  *
  40  * ZFS transaction groups are, as the name implies, groups of transactions
  41  * that act on persistent state. ZFS asserts consistency at the granularity of
  42  * these transaction groups. Each successive transaction group (txg) is
  43  * assigned a 64-bit consecutive identifier. There are three active
  44  * transaction group states: open, quiescing, or syncing. At any given time,
  45  * there may be an active txg associated with each state; each active txg may
  46  * either be processing, or blocked waiting to enter the next state. There may
  47  * be up to three active txgs, and there is always a txg in the open state
  48  * (though it may be blocked waiting to enter the quiescing state). In broad
  49  * strokes, transactions -- operations that change in-memory structures -- are
  50  * accepted into the txg in the open state, and are completed while the txg is
  51  * in the open or quiescing states. The accumulated changes are written to
  52  * disk in the syncing state.
  53  *
  54  * Open
  55  *
  56  * When a new txg becomes active, it first enters the open state. New
  57  * transactions -- updates to in-memory structures -- are assigned to the
  58  * currently open txg. There is always a txg in the open state so that ZFS can
  59  * accept new changes (though the txg may refuse new changes if it has hit
  60  * some limit). ZFS advances the open txg to the next state for a variety of
  61  * reasons such as it hitting a time or size threshold, or the execution of an
  62  * administrative action that must be completed in the syncing state.
  63  *
  64  * Quiescing
  65  *
  66  * After a txg exits the open state, it enters the quiescing state. The
  67  * quiescing state is intended to provide a buffer between accepting new
  68  * transactions in the open state and writing them out to stable storage in
  69  * the syncing state. While quiescing, transactions can continue their
  70  * operation without delaying either of the other states. Typically, a txg is
  71  * in the quiescing state very briefly since the operations are bounded by
  72  * software latencies rather than, say, slower I/O latencies. After all
  73  * transactions complete, the txg is ready to enter the next state.
  74  *
  75  * Syncing
  76  *
  77  * In the syncing state, the in-memory state built up during the open and (to
  78  * a lesser degree) the quiescing states is written to stable storage. The
  79  * process of writing out modified data can, in turn modify more data. For
  80  * example when we write new blocks, we need to allocate space for them; those
  81  * allocations modify metadata (space maps)... which themselves must be
  82  * written to stable storage. During the sync state, ZFS iterates, writing out
  83  * data until it converges and all in-memory changes have been written out.
  84  * The first such pass is the largest as it encompasses all the modified user
  85  * data (as opposed to filesystem metadata). Subsequent passes typically have
  86  * far less data to write as they consist exclusively of filesystem metadata.
  87  *
  88  * To ensure convergence, after a certain number of passes ZFS begins
  89  * overwriting locations on stable storage that had been allocated earlier in
  90  * the syncing state (and subsequently freed). ZFS usually allocates new
  91  * blocks to optimize for large, continuous, writes. For the syncing state to
  92  * converge however it must complete a pass where no new blocks are allocated
  93  * since each allocation requires a modification of persistent metadata.
  94  * Further, to hasten convergence, after a prescribed number of passes, ZFS
  95  * also defers frees, and stops compressing.
  96  *
  97  * In addition to writing out user data, we must also execute synctasks during
  98  * the syncing context. A synctask is the mechanism by which some
  99  * administrative activities work such as creating and destroying snapshots or
 100  * datasets. Note that when a synctask is initiated it enters the open txg,
 101  * and ZFS then pushes that txg as quickly as possible to completion of the
 102  * syncing state in order to reduce the latency of the administrative
 103  * activity. To complete the syncing state, ZFS writes out a new uberblock,
 104  * the root of the tree of blocks that comprise all state stored on the ZFS
 105  * pool. Finally, if there is a quiesced txg waiting, we signal that it can
 106  * now transition to the syncing state.
 107  */
 108
 109 static void txg_sync_thread(void *arg);
 110 static void txg_quiesce_thread(void *arg);
 111
 112 int zfs_txg_timeout = 5;        /* max seconds worth of delta per txg */
 113
 114 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
 115 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, txg, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0,
 116     "ZFS TXG");
 117 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_txg, OID_AUTO, timeout, CTLFLAG_RWTUN, &zfs_txg_timeout, 0,
 118     "Maximum seconds worth of delta per txg");
 119
 120 /*
 121  * Prepare the txg subsystem.
 122  */
 123 void
 124 txg_init(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 125 {
 126         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 127         int c;
 128         bzero(tx, sizeof (tx_state_t));
 129
 130         tx->tx_cpu = kmem_zalloc(max_ncpus * sizeof (tx_cpu_t), KM_SLEEP);
 131
 132         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 133                 int i;
 134
 135                 mutex_init(&tx->tx_cpu[c].tc_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 136                 mutex_init(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT,
 137                     NULL);
 138                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 139                         cv_init(&tx->tx_cpu[c].tc_cv[i], NULL, CV_DEFAULT,
 140                             NULL);
 141                         list_create(&tx->tx_cpu[c].tc_callbacks[i],
 142                             sizeof (dmu_tx_callback_t),
 143                             offsetof(dmu_tx_callback_t, dcb_node));
 144                 }
 145         }
 146
 147         mutex_init(&tx->tx_sync_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 148
 149         cv_init(&tx->tx_sync_more_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 150         cv_init(&tx->tx_sync_done_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 151         cv_init(&tx->tx_quiesce_more_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 152         cv_init(&tx->tx_quiesce_done_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 153         cv_init(&tx->tx_exit_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 154
 155         tx->tx_open_txg = txg;
 156 }
 157
 158 /*
 159  * Close down the txg subsystem.
 160  */
 161 void
 162 txg_fini(dsl_pool_t *dp)
 163 {
 164         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 165         int c;
 166
 167         ASSERT0(tx->tx_threads);
 168
 169         mutex_destroy(&tx->tx_sync_lock);
 170
 171         cv_destroy(&tx->tx_sync_more_cv);
 172         cv_destroy(&tx->tx_sync_done_cv);
 173         cv_destroy(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 174         cv_destroy(&tx->tx_quiesce_done_cv);
 175         cv_destroy(&tx->tx_exit_cv);
 176
 177         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 178                 int i;
 179
 180                 mutex_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock);
 181                 mutex_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_lock);
 182                 for (i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 183                         cv_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_cv[i]);
 184                         list_destroy(&tx->tx_cpu[c].tc_callbacks[i]);
 185                 }
 186         }
 187
 188         if (tx->tx_commit_cb_taskq != NULL)
 189                 taskq_destroy(tx->tx_commit_cb_taskq);
 190
 191         kmem_free(tx->tx_cpu, max_ncpus * sizeof (tx_cpu_t));
 192
 193         bzero(tx, sizeof (tx_state_t));
 194 }
 195
 196 /*
 197  * Start syncing transaction groups.
 198  */
 199 void
 200 txg_sync_start(dsl_pool_t *dp)
 201 {
 202         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 203
 204         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 205
 206         dprintf("pool %p\n", dp);
 207
 208         ASSERT0(tx->tx_threads);
 209
 210         tx->tx_threads = 2;
 211
 212         tx->tx_quiesce_thread = thread_create(NULL, 0, txg_quiesce_thread,
 213             dp, 0, spa_proc(dp->dp_spa), TS_RUN, minclsyspri);
 214
 215         /*
 216          * The sync thread can need a larger-than-default stack size on
 217          * 32-bit x86.  This is due in part to nested pools and
 218          * scrub_visitbp() recursion.
 219          */
 220         tx->tx_sync_thread = thread_create(NULL, 32<<10, txg_sync_thread,
 221             dp, 0, spa_proc(dp->dp_spa), TS_RUN, minclsyspri);
 222
 223         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 224 }
 225
 226 static void
 227 txg_thread_enter(tx_state_t *tx, callb_cpr_t *cpr)
 228 {
 229         CALLB_CPR_INIT(cpr, &tx->tx_sync_lock, callb_generic_cpr, FTAG);
 230         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 231 }
 232
 233 static void
 234 txg_thread_exit(tx_state_t *tx, callb_cpr_t *cpr, kthread_t **tpp)
 235 {
 236         ASSERT(*tpp != NULL);
 237         *tpp = NULL;
 238         tx->tx_threads--;
 239         cv_broadcast(&tx->tx_exit_cv);
 240         CALLB_CPR_EXIT(cpr);            /* drops &tx->tx_sync_lock */
 241         thread_exit();
 242 }
 243
 244 static void
 245 txg_thread_wait(tx_state_t *tx, callb_cpr_t *cpr, kcondvar_t *cv, clock_t time)
 246 {
 247         CALLB_CPR_SAFE_BEGIN(cpr);
 248
 249         if (time)
 250                 (void) cv_timedwait(cv, &tx->tx_sync_lock, time);
 251         else
 252                 cv_wait(cv, &tx->tx_sync_lock);
 253
 254         CALLB_CPR_SAFE_END(cpr, &tx->tx_sync_lock);
 255 }
 256
 257 /*
 258  * Stop syncing transaction groups.
 259  */
 260 void
 261 txg_sync_stop(dsl_pool_t *dp)
 262 {
 263         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 264
 265         dprintf("pool %p\n", dp);
 266         /*
 267          * Finish off any work in progress.
 268          */
 269         ASSERT3U(tx->tx_threads, ==, 2);
 270
 271         /*
 272          * We need to ensure that we've vacated the deferred space_maps.
 273          */
 274         txg_wait_synced(dp, tx->tx_open_txg + TXG_DEFER_SIZE);
 275
 276         /*
 277          * Wake all sync threads and wait for them to die.
 278          */
 279         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 280
 281         ASSERT3U(tx->tx_threads, ==, 2);
 282
 283         tx->tx_exiting = 1;
 284
 285         cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 286         cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_done_cv);
 287         cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
 288
 289         while (tx->tx_threads != 0)
 290                 cv_wait(&tx->tx_exit_cv, &tx->tx_sync_lock);
 291
 292         tx->tx_exiting = 0;
 293
 294         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 295 }
 296
 297 uint64_t
 298 txg_hold_open(dsl_pool_t *dp, txg_handle_t *th)
 299 {
 300         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 301         tx_cpu_t *tc = &tx->tx_cpu[CPU_SEQID];
 302         uint64_t txg;
 303
 304         mutex_enter(&tc->tc_open_lock);
 305         txg = tx->tx_open_txg;
 306
 307         mutex_enter(&tc->tc_lock);
 308         tc->tc_count[txg & TXG_MASK]++;
 309         mutex_exit(&tc->tc_lock);
 310
 311         th->th_cpu = tc;
 312         th->th_txg = txg;
 313
 314         return (txg);
 315 }
 316
 317 void
 318 txg_rele_to_quiesce(txg_handle_t *th)
 319 {
 320         tx_cpu_t *tc = th->th_cpu;
 321
 322         ASSERT(!MUTEX_HELD(&tc->tc_lock));
 323         mutex_exit(&tc->tc_open_lock);
 324 }
 325
 326 void
 327 txg_register_callbacks(txg_handle_t *th, list_t *tx_callbacks)
 328 {
 329         tx_cpu_t *tc = th->th_cpu;
 330         int g = th->th_txg & TXG_MASK;
 331
 332         mutex_enter(&tc->tc_lock);
 333         list_move_tail(&tc->tc_callbacks[g], tx_callbacks);
 334         mutex_exit(&tc->tc_lock);
 335 }
 336
 337 void
 338 txg_rele_to_sync(txg_handle_t *th)
 339 {
 340         tx_cpu_t *tc = th->th_cpu;
 341         int g = th->th_txg & TXG_MASK;
 342
 343         mutex_enter(&tc->tc_lock);
 344         ASSERT(tc->tc_count[g] != 0);
 345         if (--tc->tc_count[g] == 0)
 346                 cv_broadcast(&tc->tc_cv[g]);
 347         mutex_exit(&tc->tc_lock);
 348
 349         th->th_cpu = NULL;      /* defensive */
 350 }
 351
 352 /*
 353  * Blocks until all transactions in the group are committed.
 354  *
 355  * On return, the transaction group has reached a stable state in which it can
 356  * then be passed off to the syncing context.
 357  */
 358 static __noinline void
 359 txg_quiesce(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 360 {
 361         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 362         int g = txg & TXG_MASK;
 363         int c;
 364
 365         /*
 366          * Grab all tc_open_locks so nobody else can get into this txg.
 367          */
 368         for (c = 0; c < max_ncpus; c++)
 369                 mutex_enter(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock);
 370
 371         ASSERT(txg == tx->tx_open_txg);
 372         tx->tx_open_txg++;
 373         tx->tx_open_time = gethrtime();
 374
 375         DTRACE_PROBE2(txg__quiescing, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 376         DTRACE_PROBE2(txg__opened, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, tx->tx_open_txg);
 377
 378         /*
 379          * Now that we've incremented tx_open_txg, we can let threads
 380          * enter the next transaction group.
 381          */
 382         for (c = 0; c < max_ncpus; c++)
 383                 mutex_exit(&tx->tx_cpu[c].tc_open_lock);
 384
 385         /*
 386          * Quiesce the transaction group by waiting for everyone to txg_exit().
 387          */
 388         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 389                 tx_cpu_t *tc = &tx->tx_cpu[c];
 390                 mutex_enter(&tc->tc_lock);
 391                 while (tc->tc_count[g] != 0)
 392                         cv_wait(&tc->tc_cv[g], &tc->tc_lock);
 393                 mutex_exit(&tc->tc_lock);
 394         }
 395 }
 396
 397 static void
 398 txg_do_callbacks(void *arg)
 399 {
 400         list_t *cb_list = arg;
 401
 402         dmu_tx_do_callbacks(cb_list, 0);
 403
 404         list_destroy(cb_list);
 405
 406         kmem_free(cb_list, sizeof (list_t));
 407 }
 408
 409 /*
 410  * Dispatch the commit callbacks registered on this txg to worker threads.
 411  *
 412  * If no callbacks are registered for a given TXG, nothing happens.
 413  * This function creates a taskq for the associated pool, if needed.
 414  */
 415 static void
 416 txg_dispatch_callbacks(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 417 {
 418         int c;
 419         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 420         list_t *cb_list;
 421
 422         for (c = 0; c < max_ncpus; c++) {
 423                 tx_cpu_t *tc = &tx->tx_cpu[c];
 424                 /*
 425                  * No need to lock tx_cpu_t at this point, since this can
 426                  * only be called once a txg has been synced.
 427                  */
 428
 429                 int g = txg & TXG_MASK;
 430
 431                 if (list_is_empty(&tc->tc_callbacks[g]))
 432                         continue;
 433
 434                 if (tx->tx_commit_cb_taskq == NULL) {
 435                         /*
 436                          * Commit callback taskq hasn't been created yet.
 437                          */
 438                         tx->tx_commit_cb_taskq = taskq_create("tx_commit_cb",
 439                             max_ncpus, minclsyspri, max_ncpus, max_ncpus * 2,
 440                             TASKQ_PREPOPULATE);
 441                 }
 442
 443                 cb_list = kmem_alloc(sizeof (list_t), KM_SLEEP);
 444                 list_create(cb_list, sizeof (dmu_tx_callback_t),
 445                     offsetof(dmu_tx_callback_t, dcb_node));
 446
 447                 list_move_tail(cb_list, &tc->tc_callbacks[g]);
 448
 449                 (void) taskq_dispatch(tx->tx_commit_cb_taskq, (task_func_t *)
 450                     txg_do_callbacks, cb_list, TQ_SLEEP);
 451         }
 452 }
 453
 454 static boolean_t
 455 txg_is_syncing(dsl_pool_t *dp)
 456 {
 457         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 458         ASSERT(MUTEX_HELD(&tx->tx_sync_lock));
 459         return (tx->tx_syncing_txg != 0);
 460 }
 461
 462 static boolean_t
 463 txg_is_quiescing(dsl_pool_t *dp)
 464 {
 465         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 466         ASSERT(MUTEX_HELD(&tx->tx_sync_lock));
 467         return (tx->tx_quiescing_txg != 0);
 468 }
 469
 470 static boolean_t
 471 txg_has_quiesced_to_sync(dsl_pool_t *dp)
 472 {
 473         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 474         ASSERT(MUTEX_HELD(&tx->tx_sync_lock));
 475         return (tx->tx_quiesced_txg != 0);
 476 }
 477
 478 static void
 479 txg_sync_thread(void *arg)
 480 {
 481         dsl_pool_t *dp = arg;
 482         spa_t *spa = dp->dp_spa;
 483         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 484         callb_cpr_t cpr;
 485         uint64_t start, delta;
 486
 487         txg_thread_enter(tx, &cpr);
 488
 489         start = delta = 0;
 490         for (;;) {
 491                 uint64_t timeout = zfs_txg_timeout * hz;
 492                 uint64_t timer;
 493                 uint64_t txg;
 494                 uint64_t dirty_min_bytes =
 495                     zfs_dirty_data_max * zfs_dirty_data_sync_pct / 100;
 496
 497                 /*
 498                  * We sync when we're scanning, there's someone waiting
 499                  * on us, or the quiesce thread has handed off a txg to
 500                  * us, or we have reached our timeout.
 501                  */
 502                 timer = (delta >= timeout ? 0 : timeout - delta);
 503                 while (!dsl_scan_active(dp->dp_scan) &&
 504                     !tx->tx_exiting && timer > 0 &&
 505                     tx->tx_synced_txg >= tx->tx_sync_txg_waiting &&
 506                     !txg_has_quiesced_to_sync(dp) &&
 507                     dp->dp_dirty_total < dirty_min_bytes) {
 508                         dprintf("waiting; tx_synced=%llu waiting=%llu dp=%p\n",
 509                             tx->tx_synced_txg, tx->tx_sync_txg_waiting, dp);
 510                         txg_thread_wait(tx, &cpr, &tx->tx_sync_more_cv, timer);
 511                         delta = ddi_get_lbolt() - start;
 512                         timer = (delta > timeout ? 0 : timeout - delta);
 513                 }
 514
 515                 /*
 516                  * Wait until the quiesce thread hands off a txg to us,
 517                  * prompting it to do so if necessary.
 518                  */
 519                 while (!tx->tx_exiting && !txg_has_quiesced_to_sync(dp)) {
 520                         if (tx->tx_quiesce_txg_waiting < tx->tx_open_txg+1)
 521                                 tx->tx_quiesce_txg_waiting = tx->tx_open_txg+1;
 522                         cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 523                         txg_thread_wait(tx, &cpr, &tx->tx_quiesce_done_cv, 0);
 524                 }
 525
 526                 if (tx->tx_exiting)
 527                         txg_thread_exit(tx, &cpr, &tx->tx_sync_thread);
 528
 529                 /*
 530                  * Consume the quiesced txg which has been handed off to
 531                  * us.  This may cause the quiescing thread to now be
 532                  * able to quiesce another txg, so we must signal it.
 533                  */
 534                 ASSERT(tx->tx_quiesced_txg != 0);
 535                 txg = tx->tx_quiesced_txg;
 536                 tx->tx_quiesced_txg = 0;
 537                 tx->tx_syncing_txg = txg;
 538                 DTRACE_PROBE2(txg__syncing, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 539                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 540
 541                 dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 542                     txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting, tx->tx_sync_txg_waiting);
 543                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 544
 545                 start = ddi_get_lbolt();
 546                 spa_sync(spa, txg);
 547                 delta = ddi_get_lbolt() - start;
 548
 549                 mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 550                 tx->tx_synced_txg = txg;
 551                 tx->tx_syncing_txg = 0;
 552                 DTRACE_PROBE2(txg__synced, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 553                 cv_broadcast(&tx->tx_sync_done_cv);
 554
 555                 /*
 556                  * Dispatch commit callbacks to worker threads.
 557                  */
 558                 txg_dispatch_callbacks(dp, txg);
 559         }
 560 }
 561
 562 static void
 563 txg_quiesce_thread(void *arg)
 564 {
 565         dsl_pool_t *dp = arg;
 566         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 567         callb_cpr_t cpr;
 568
 569         txg_thread_enter(tx, &cpr);
 570
 571         for (;;) {
 572                 uint64_t txg;
 573
 574                 /*
 575                  * We quiesce when there's someone waiting on us.
 576                  * However, we can only have one txg in "quiescing" or
 577                  * "quiesced, waiting to sync" state.  So we wait until
 578                  * the "quiesced, waiting to sync" txg has been consumed
 579                  * by the sync thread.
 580                  */
 581                 while (!tx->tx_exiting &&
 582                     (tx->tx_open_txg >= tx->tx_quiesce_txg_waiting ||
 583                     txg_has_quiesced_to_sync(dp)))
 584                         txg_thread_wait(tx, &cpr, &tx->tx_quiesce_more_cv, 0);
 585
 586                 if (tx->tx_exiting)
 587                         txg_thread_exit(tx, &cpr, &tx->tx_quiesce_thread);
 588
 589                 txg = tx->tx_open_txg;
 590                 dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 591                     txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting,
 592                     tx->tx_sync_txg_waiting);
 593                 tx->tx_quiescing_txg = txg;
 594
 595                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 596                 txg_quiesce(dp, txg);
 597                 mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 598
 599                 /*
 600                  * Hand this txg off to the sync thread.
 601                  */
 602                 dprintf("quiesce done, handing off txg %llu\n", txg);
 603                 tx->tx_quiescing_txg = 0;
 604                 tx->tx_quiesced_txg = txg;
 605                 DTRACE_PROBE2(txg__quiesced, dsl_pool_t *, dp, uint64_t, txg);
 606                 cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
 607                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_done_cv);
 608         }
 609 }
 610
 611 /*
 612  * Delay this thread by delay nanoseconds if we are still in the open
 613  * transaction group and there is already a waiting txg quiesing or quiesced.
 614  * Abort the delay if this txg stalls or enters the quiesing state.
 615  */
 616 void
 617 txg_delay(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg, hrtime_t delay, hrtime_t resolution)
 618 {
 619         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 620         hrtime_t start = gethrtime();
 621
 622         /* don't delay if this txg could transition to quiescing immediately */
 623         if (tx->tx_open_txg > txg ||
 624             tx->tx_syncing_txg == txg-1 || tx->tx_synced_txg == txg-1)
 625                 return;
 626
 627         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 628         if (tx->tx_open_txg > txg || tx->tx_synced_txg == txg-1) {
 629                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 630                 return;
 631         }
 632
 633         while (gethrtime() - start < delay &&
 634             tx->tx_syncing_txg < txg-1 && !txg_stalled(dp)) {
 635                 (void) cv_timedwait_hires(&tx->tx_quiesce_more_cv,
 636                     &tx->tx_sync_lock, delay, resolution, 0);
 637         }
 638
 639         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 640 }
 641
 642 static boolean_t
 643 txg_wait_synced_impl(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg, boolean_t wait_sig)
 644 {
 645         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 646
 647         ASSERT(!dsl_pool_config_held(dp));
 648
 649         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 650         ASSERT3U(tx->tx_threads, ==, 2);
 651         if (txg == 0)
 652                 txg = tx->tx_open_txg + TXG_DEFER_SIZE;
 653         if (tx->tx_sync_txg_waiting < txg)
 654                 tx->tx_sync_txg_waiting = txg;
 655         dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 656             txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting, tx->tx_sync_txg_waiting);
 657         while (tx->tx_synced_txg < txg) {
 658                 dprintf("broadcasting sync more "
 659                     "tx_synced=%llu waiting=%llu dp=%p\n",
 660                     tx->tx_synced_txg, tx->tx_sync_txg_waiting, dp);
 661                 cv_broadcast(&tx->tx_sync_more_cv);
 662                 if (wait_sig) {
 663                         /*
 664                          * Condition wait here but stop if the thread receives a
 665                          * signal. The caller may call txg_wait_synced*() again
 666                          * to resume waiting for this txg.
 667                          */
 668 #ifdef __FreeBSD__
 669                         /*
 670                          * FreeBSD returns EINTR or ERESTART if there is
 671                          * a pending signal, zero if the conditional variable
 672                          * is signaled.  illumos returns zero in the former case
 673                          * and >0 in the latter.
 674                          */
 675                         if (cv_wait_sig(&tx->tx_sync_done_cv,
 676                             &tx->tx_sync_lock) != 0) {
 677 #else
 678                         if (cv_wait_sig(&tx->tx_sync_done_cv,
 679                             &tx->tx_sync_lock) == 0) {
 680 #endif
 681
 682                                 mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 683                                 return (B_TRUE);
 684                         }
 685                 } else {
 686                         cv_wait(&tx->tx_sync_done_cv, &tx->tx_sync_lock);
 687                 }
 688         }
 689         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 690         return (B_FALSE);
 691 }
 692
 693 void
 694 txg_wait_synced(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 695 {
 696         VERIFY0(txg_wait_synced_impl(dp, txg, B_FALSE));
 697 }
 698
 699 /*
 700  * Similar to a txg_wait_synced but it can be interrupted from a signal.
 701  * Returns B_TRUE if the thread was signaled while waiting.
 702  */
 703 boolean_t
 704 txg_wait_synced_sig(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 705 {
 706         return (txg_wait_synced_impl(dp, txg, B_TRUE));
 707 }
 708
 709 void
 710 txg_wait_open(dsl_pool_t *dp, uint64_t txg)
 711 {
 712         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 713
 714         ASSERT(!dsl_pool_config_held(dp));
 715
 716         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 717         ASSERT3U(tx->tx_threads, ==, 2);
 718         if (txg == 0)
 719                 txg = tx->tx_open_txg + 1;
 720         if (tx->tx_quiesce_txg_waiting < txg)
 721                 tx->tx_quiesce_txg_waiting = txg;
 722         dprintf("txg=%llu quiesce_txg=%llu sync_txg=%llu\n",
 723             txg, tx->tx_quiesce_txg_waiting, tx->tx_sync_txg_waiting);
 724         while (tx->tx_open_txg < txg) {
 725                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 726                 cv_wait(&tx->tx_quiesce_done_cv, &tx->tx_sync_lock);
 727         }
 728         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 729 }
 730
 731 /*
 732  * If there isn't a txg syncing or in the pipeline, push another txg through
 733  * the pipeline by queiscing the open txg.
 734  */
 735 void
 736 txg_kick(dsl_pool_t *dp)
 737 {
 738         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 739
 740         ASSERT(!dsl_pool_config_held(dp));
 741
 742         mutex_enter(&tx->tx_sync_lock);
 743         if (!txg_is_syncing(dp) &&
 744             !txg_is_quiescing(dp) &&
 745             tx->tx_quiesce_txg_waiting <= tx->tx_open_txg &&
 746             tx->tx_sync_txg_waiting <= tx->tx_synced_txg &&
 747             tx->tx_quiesced_txg <= tx->tx_synced_txg) {
 748                 tx->tx_quiesce_txg_waiting = tx->tx_open_txg + 1;
 749                 cv_broadcast(&tx->tx_quiesce_more_cv);
 750         }
 751         mutex_exit(&tx->tx_sync_lock);
 752 }
 753
 754 boolean_t
 755 txg_stalled(dsl_pool_t *dp)
 756 {
 757         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 758         return (tx->tx_quiesce_txg_waiting > tx->tx_open_txg);
 759 }
 760
 761 boolean_t
 762 txg_sync_waiting(dsl_pool_t *dp)
 763 {
 764         tx_state_t *tx = &dp->dp_tx;
 765
 766         return (tx->tx_syncing_txg <= tx->tx_sync_txg_waiting ||
 767             tx->tx_quiesced_txg != 0);
 768 }
 769
 770 /*
 771  * Verify that this txg is active (open, quiescing, syncing).  Non-active
 772  * txg's should not be manipulated.
 773  */
 774 void
 775 txg_verify(spa_t *spa, uint64_t txg)
 776 {
 777         dsl_pool_t *dp = spa_get_dsl(spa);
 778         if (txg <= TXG_INITIAL || txg == ZILTEST_TXG)
 779                 return;
 780         ASSERT3U(txg, <=, dp->dp_tx.tx_open_txg);
 781         ASSERT3U(txg, >=, dp->dp_tx.tx_synced_txg);
 782         ASSERT3U(txg, >=, dp->dp_tx.tx_open_txg - TXG_CONCURRENT_STATES);
 783 }
 784
 785 /*
 786  * Per-txg object lists.
 787  */
 788 void
 789 txg_list_create(txg_list_t *tl, spa_t *spa, size_t offset)
 790 {
 791         int t;
 792
 793         mutex_init(&tl->tl_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 794
 795         tl->tl_offset = offset;
 796         tl->tl_spa = spa;
 797
 798         for (t = 0; t < TXG_SIZE; t++)
 799                 tl->tl_head[t] = NULL;
 800 }
 801
 802 void
 803 txg_list_destroy(txg_list_t *tl)
 804 {
 805         int t;
 806
 807         for (t = 0; t < TXG_SIZE; t++)
 808                 ASSERT(txg_list_empty(tl, t));
 809
 810         mutex_destroy(&tl->tl_lock);
 811 }
 812
 813 boolean_t
 814 txg_list_empty(txg_list_t *tl, uint64_t txg)
 815 {
 816         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 817         return (tl->tl_head[txg & TXG_MASK] == NULL);
 818 }
 819
 820 /*
 821  * Returns true if all txg lists are empty.
 822  *
 823  * Warning: this is inherently racy (an item could be added immediately
 824  * after this function returns). We don't bother with the lock because
 825  * it wouldn't change the semantics.
 826  */
 827 boolean_t
 828 txg_all_lists_empty(txg_list_t *tl)
 829 {
 830         for (int i = 0; i < TXG_SIZE; i++) {
 831                 if (!txg_list_empty(tl, i)) {
 832                         return (B_FALSE);
 833                 }
 834         }
 835         return (B_TRUE);
 836 }
 837
 838 /*
 839  * Add an entry to the list (unless it's already on the list).
 840  * Returns B_TRUE if it was actually added.
 841  */
 842 boolean_t
 843 txg_list_add(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 844 {
 845         int t = txg & TXG_MASK;
 846         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 847         boolean_t add;
 848
 849         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 850         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 851         add = (tn->tn_member[t] == 0);
 852         if (add) {
 853                 tn->tn_member[t] = 1;
 854                 tn->tn_next[t] = tl->tl_head[t];
 855                 tl->tl_head[t] = tn;
 856         }
 857         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 858
 859         return (add);
 860 }
 861
 862 /*
 863  * Add an entry to the end of the list, unless it's already on the list.
 864  * (walks list to find end)
 865  * Returns B_TRUE if it was actually added.
 866  */
 867 boolean_t
 868 txg_list_add_tail(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 869 {
 870         int t = txg & TXG_MASK;
 871         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 872         boolean_t add;
 873
 874         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 875         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 876         add = (tn->tn_member[t] == 0);
 877         if (add) {
 878                 txg_node_t **tp;
 879
 880                 for (tp = &tl->tl_head[t]; *tp != NULL; tp = &(*tp)->tn_next[t])
 881                         continue;
 882
 883                 tn->tn_member[t] = 1;
 884                 tn->tn_next[t] = NULL;
 885                 *tp = tn;
 886         }
 887         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 888
 889         return (add);
 890 }
 891
 892 /*
 893  * Remove the head of the list and return it.
 894  */
 895 void *
 896 txg_list_remove(txg_list_t *tl, uint64_t txg)
 897 {
 898         int t = txg & TXG_MASK;
 899         txg_node_t *tn;
 900         void *p = NULL;
 901
 902         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 903         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 904         if ((tn = tl->tl_head[t]) != NULL) {
 905                 ASSERT(tn->tn_member[t]);
 906                 ASSERT(tn->tn_next[t] == NULL || tn->tn_next[t]->tn_member[t]);
 907                 p = (char *)tn - tl->tl_offset;
 908                 tl->tl_head[t] = tn->tn_next[t];
 909                 tn->tn_next[t] = NULL;
 910                 tn->tn_member[t] = 0;
 911         }
 912         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 913
 914         return (p);
 915 }
 916
 917 /*
 918  * Remove a specific item from the list and return it.
 919  */
 920 void *
 921 txg_list_remove_this(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 922 {
 923         int t = txg & TXG_MASK;
 924         txg_node_t *tn, **tp;
 925
 926         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 927         mutex_enter(&tl->tl_lock);
 928
 929         for (tp = &tl->tl_head[t]; (tn = *tp) != NULL; tp = &tn->tn_next[t]) {
 930                 if ((char *)tn - tl->tl_offset == p) {
 931                         *tp = tn->tn_next[t];
 932                         tn->tn_next[t] = NULL;
 933                         tn->tn_member[t] = 0;
 934                         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 935                         return (p);
 936                 }
 937         }
 938
 939         mutex_exit(&tl->tl_lock);
 940
 941         return (NULL);
 942 }
 943
 944 boolean_t
 945 txg_list_member(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 946 {
 947         int t = txg & TXG_MASK;
 948         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 949
 950         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 951         return (tn->tn_member[t] != 0);
 952 }
 953
 954 /*
 955  * Walk a txg list -- only safe if you know it's not changing.
 956  */
 957 void *
 958 txg_list_head(txg_list_t *tl, uint64_t txg)
 959 {
 960         int t = txg & TXG_MASK;
 961         txg_node_t *tn = tl->tl_head[t];
 962
 963         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 964         return (tn == NULL ? NULL : (char *)tn - tl->tl_offset);
 965 }
 966
 967 void *
 968 txg_list_next(txg_list_t *tl, void *p, uint64_t txg)
 969 {
 970         int t = txg & TXG_MASK;
 971         txg_node_t *tn = (txg_node_t *)((char *)p + tl->tl_offset);
 972
 973         txg_verify(tl->tl_spa, txg);
 974         tn = tn->tn_next[t];
 975
 976         return (tn == NULL ? NULL : (char *)tn - tl->tl_offset);
 977 }