]> git.proxmox.com Git - mirror_zfs.git/blobdiff - module/zfs/ddt.c
ddt: only create tables for dedup-capable checksums
[mirror_zfs.git] / module / zfs / ddt.c
index b923df13aeb4ec807c119f39315a3e89f28ff884..f22c79c50aa540fe3b1a6a971fc38e3c77cea2c2 100644 (file)
@@ -6,7 +6,7 @@
  * You may not use this file except in compliance with the License.
  *
  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
- * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
+ * or https://opensource.org/licenses/CDDL-1.0.
  * See the License for the specific language governing permissions
  * and limitations under the License.
  *
@@ -21,7 +21,8 @@
 
 /*
  * Copyright (c) 2009, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- * Copyright (c) 2013 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2012, 2016 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2022 by Pawel Jakub Dawidek
  */
 
 #include <sys/zfs_context.h>
 #include <sys/spa_impl.h>
 #include <sys/zio.h>
 #include <sys/ddt.h>
+#include <sys/ddt_impl.h>
 #include <sys/zap.h>
 #include <sys/dmu_tx.h>
 #include <sys/arc.h>
 #include <sys/dsl_pool.h>
 #include <sys/zio_checksum.h>
-#include <sys/zio_compress.h>
 #include <sys/dsl_scan.h>
+#include <sys/abd.h>
+
+/*
+ * These are the only checksums valid for dedup. They must match the list
+ * from dedup_table in zfs_prop.c
+ */
+#define        DDT_CHECKSUM_VALID(c)   \
+       (c == ZIO_CHECKSUM_SHA256 || c == ZIO_CHECKSUM_SHA512 || \
+       c == ZIO_CHECKSUM_SKEIN || c == ZIO_CHECKSUM_EDONR || \
+       c == ZIO_CHECKSUM_BLAKE3)
+
+static kmem_cache_t *ddt_cache;
+static kmem_cache_t *ddt_entry_cache;
 
 /*
  * Enable/disable prefetching of dedup-ed blocks which are going to be freed.
  */
-int zfs_dedup_prefetch = 1;
+int zfs_dedup_prefetch = 0;
 
-static const ddt_ops_t *ddt_ops[DDT_TYPES] = {
+static const ddt_ops_t *const ddt_ops[DDT_TYPES] = {
        &ddt_zap_ops,
 };
 
-static const char *ddt_class_name[DDT_CLASSES] = {
+static const char *const ddt_class_name[DDT_CLASSES] = {
        "ditto",
        "duplicate",
        "unique",
 };
 
 static void
-ddt_object_create(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_create(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     dmu_tx_t *tx)
 {
        spa_t *spa = ddt->ddt_spa;
        objset_t *os = ddt->ddt_os;
        uint64_t *objectp = &ddt->ddt_object[type][class];
-       boolean_t prehash = zio_checksum_table[ddt->ddt_checksum].ci_dedup;
+       boolean_t prehash = zio_checksum_table[ddt->ddt_checksum].ci_flags &
+           ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP;
        char name[DDT_NAMELEN];
 
        ddt_object_name(ddt, type, class, name);
 
-       ASSERT(*objectp == 0);
-       VERIFY(ddt_ops[type]->ddt_op_create(os, objectp, tx, prehash) == 0);
-       ASSERT(*objectp != 0);
+       ASSERT3U(*objectp, ==, 0);
+       VERIFY0(ddt_ops[type]->ddt_op_create(os, objectp, tx, prehash));
+       ASSERT3U(*objectp, !=, 0);
 
-       VERIFY(zap_add(os, DMU_POOL_DIRECTORY_OBJECT, name,
-           sizeof (uint64_t), 1, objectp, tx) == 0);
+       VERIFY0(zap_add(os, DMU_POOL_DIRECTORY_OBJECT, name,
+           sizeof (uint64_t), 1, objectp, tx));
 
-       VERIFY(zap_add(os, spa->spa_ddt_stat_object, name,
+       VERIFY0(zap_add(os, spa->spa_ddt_stat_object, name,
            sizeof (uint64_t), sizeof (ddt_histogram_t) / sizeof (uint64_t),
-           &ddt->ddt_histogram[type][class], tx) == 0);
+           &ddt->ddt_histogram[type][class], tx));
 }
 
 static void
-ddt_object_destroy(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_destroy(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     dmu_tx_t *tx)
 {
        spa_t *spa = ddt->ddt_spa;
@@ -88,19 +103,20 @@ ddt_object_destroy(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
 
        ddt_object_name(ddt, type, class, name);
 
-       ASSERT(*objectp != 0);
+       ASSERT3U(*objectp, !=, 0);
        ASSERT(ddt_histogram_empty(&ddt->ddt_histogram[type][class]));
-       VERIFY(ddt_object_count(ddt, type, class, &count) == 0 && count == 0);
-       VERIFY(zap_remove(os, DMU_POOL_DIRECTORY_OBJECT, name, tx) == 0);
-       VERIFY(zap_remove(os, spa->spa_ddt_stat_object, name, tx) == 0);
-       VERIFY(ddt_ops[type]->ddt_op_destroy(os, *objectp, tx) == 0);
-       bzero(&ddt->ddt_object_stats[type][class], sizeof (ddt_object_t));
+       VERIFY0(ddt_object_count(ddt, type, class, &count));
+       VERIFY0(count);
+       VERIFY0(zap_remove(os, DMU_POOL_DIRECTORY_OBJECT, name, tx));
+       VERIFY0(zap_remove(os, spa->spa_ddt_stat_object, name, tx));
+       VERIFY0(ddt_ops[type]->ddt_op_destroy(os, *objectp, tx));
+       memset(&ddt->ddt_object_stats[type][class], 0, sizeof (ddt_object_t));
 
        *objectp = 0;
 }
 
 static int
-ddt_object_load(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class)
+ddt_object_load(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class)
 {
        ddt_object_t *ddo = &ddt->ddt_object_stats[type][class];
        dmu_object_info_t doi;
@@ -112,13 +128,14 @@ ddt_object_load(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class)
 
        error = zap_lookup(ddt->ddt_os, DMU_POOL_DIRECTORY_OBJECT, name,
            sizeof (uint64_t), 1, &ddt->ddt_object[type][class]);
-
-       if (error)
+       if (error != 0)
                return (error);
 
        error = zap_lookup(ddt->ddt_os, ddt->ddt_spa->spa_ddt_stat_object, name,
            sizeof (uint64_t), sizeof (ddt_histogram_t) / sizeof (uint64_t),
            &ddt->ddt_histogram[type][class]);
+       if (error != 0)
+               return (error);
 
        /*
         * Seed the cached statistics.
@@ -135,12 +152,11 @@ ddt_object_load(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class)
        ddo->ddo_dspace = doi.doi_physical_blocks_512 << 9;
        ddo->ddo_mspace = doi.doi_fill_count * doi.doi_data_block_size;
 
-       ASSERT(error == 0);
-       return (error);
+       return (0);
 }
 
 static void
-ddt_object_sync(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_sync(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     dmu_tx_t *tx)
 {
        ddt_object_t *ddo = &ddt->ddt_object_stats[type][class];
@@ -150,75 +166,95 @@ ddt_object_sync(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
 
        ddt_object_name(ddt, type, class, name);
 
-       VERIFY(zap_update(ddt->ddt_os, ddt->ddt_spa->spa_ddt_stat_object, name,
+       VERIFY0(zap_update(ddt->ddt_os, ddt->ddt_spa->spa_ddt_stat_object, name,
            sizeof (uint64_t), sizeof (ddt_histogram_t) / sizeof (uint64_t),
-           &ddt->ddt_histogram[type][class], tx) == 0);
+           &ddt->ddt_histogram[type][class], tx));
 
        /*
         * Cache DDT statistics; this is the only time they'll change.
         */
-       VERIFY(ddt_object_info(ddt, type, class, &doi) == 0);
-       VERIFY(ddt_object_count(ddt, type, class, &count) == 0);
+       VERIFY0(ddt_object_info(ddt, type, class, &doi));
+       VERIFY0(ddt_object_count(ddt, type, class, &count));
 
        ddo->ddo_count = count;
        ddo->ddo_dspace = doi.doi_physical_blocks_512 << 9;
        ddo->ddo_mspace = doi.doi_fill_count * doi.doi_data_block_size;
 }
 
+static boolean_t
+ddt_object_exists(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class)
+{
+       return (!!ddt->ddt_object[type][class]);
+}
+
 static int
-ddt_object_lookup(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_lookup(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     ddt_entry_t *dde)
 {
        if (!ddt_object_exists(ddt, type, class))
                return (SET_ERROR(ENOENT));
 
        return (ddt_ops[type]->ddt_op_lookup(ddt->ddt_os,
-           ddt->ddt_object[type][class], dde));
+           ddt->ddt_object[type][class], &dde->dde_key,
+           dde->dde_phys, sizeof (dde->dde_phys)));
+}
+
+static int
+ddt_object_contains(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
+    const ddt_key_t *ddk)
+{
+       if (!ddt_object_exists(ddt, type, class))
+               return (SET_ERROR(ENOENT));
+
+       return (ddt_ops[type]->ddt_op_contains(ddt->ddt_os,
+           ddt->ddt_object[type][class], ddk));
 }
 
 static void
-ddt_object_prefetch(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
-    ddt_entry_t *dde)
+ddt_object_prefetch(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
+    const ddt_key_t *ddk)
 {
        if (!ddt_object_exists(ddt, type, class))
                return;
 
        ddt_ops[type]->ddt_op_prefetch(ddt->ddt_os,
-           ddt->ddt_object[type][class], dde);
+           ddt->ddt_object[type][class], ddk);
 }
 
-int
-ddt_object_update(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+static int
+ddt_object_update(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     ddt_entry_t *dde, dmu_tx_t *tx)
 {
        ASSERT(ddt_object_exists(ddt, type, class));
 
        return (ddt_ops[type]->ddt_op_update(ddt->ddt_os,
-           ddt->ddt_object[type][class], dde, tx));
+           ddt->ddt_object[type][class], &dde->dde_key, dde->dde_phys,
+           sizeof (dde->dde_phys), tx));
 }
 
 static int
-ddt_object_remove(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
-    ddt_entry_t *dde, dmu_tx_t *tx)
+ddt_object_remove(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
+    const ddt_key_t *ddk, dmu_tx_t *tx)
 {
        ASSERT(ddt_object_exists(ddt, type, class));
 
        return (ddt_ops[type]->ddt_op_remove(ddt->ddt_os,
-           ddt->ddt_object[type][class], dde, tx));
+           ddt->ddt_object[type][class], ddk, tx));
 }
 
 int
-ddt_object_walk(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_walk(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     uint64_t *walk, ddt_entry_t *dde)
 {
        ASSERT(ddt_object_exists(ddt, type, class));
 
        return (ddt_ops[type]->ddt_op_walk(ddt->ddt_os,
-           ddt->ddt_object[type][class], dde, walk));
+           ddt->ddt_object[type][class], walk, &dde->dde_key,
+           dde->dde_phys, sizeof (dde->dde_phys)));
 }
 
 int
-ddt_object_count(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_count(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     uint64_t *count)
 {
        ASSERT(ddt_object_exists(ddt, type, class));
@@ -228,7 +264,7 @@ ddt_object_count(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
 }
 
 int
-ddt_object_info(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_info(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     dmu_object_info_t *doi)
 {
        if (!ddt_object_exists(ddt, type, class))
@@ -238,17 +274,11 @@ ddt_object_info(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
            doi));
 }
 
-boolean_t
-ddt_object_exists(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class)
-{
-       return (!!ddt->ddt_object[type][class]);
-}
-
 void
-ddt_object_name(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
+ddt_object_name(ddt_t *ddt, ddt_type_t type, ddt_class_t class,
     char *name)
 {
-       (void) sprintf(name, DMU_POOL_DDT,
+       (void) snprintf(name, DDT_NAMELEN, DMU_POOL_DDT,
            zio_checksum_table[ddt->ddt_checksum].ci_name,
            ddt_ops[type]->ddt_op_name, ddt_class_name[class]);
 }
@@ -256,14 +286,17 @@ ddt_object_name(ddt_t *ddt, enum ddt_type type, enum ddt_class class,
 void
 ddt_bp_fill(const ddt_phys_t *ddp, blkptr_t *bp, uint64_t txg)
 {
-       int d;
-       ASSERT(txg != 0);
+       ASSERT3U(txg, !=, 0);
 
-       for (d = 0; d < SPA_DVAS_PER_BP; d++)
+       for (int d = 0; d < SPA_DVAS_PER_BP; d++)
                bp->blk_dva[d] = ddp->ddp_dva[d];
        BP_SET_BIRTH(bp, txg, ddp->ddp_phys_birth);
 }
 
+/*
+ * The bp created via this function may be used for repairs and scrub, but it
+ * will be missing the salt / IV required to do a full decrypting read.
+ */
 void
 ddt_bp_create(enum zio_checksum checksum,
     const ddt_key_t *ddk, const ddt_phys_t *ddp, blkptr_t *bp)
@@ -274,15 +307,16 @@ ddt_bp_create(enum zio_checksum checksum,
                ddt_bp_fill(ddp, bp, ddp->ddp_phys_birth);
 
        bp->blk_cksum = ddk->ddk_cksum;
-       bp->blk_fill = 1;
 
        BP_SET_LSIZE(bp, DDK_GET_LSIZE(ddk));
        BP_SET_PSIZE(bp, DDK_GET_PSIZE(ddk));
        BP_SET_COMPRESS(bp, DDK_GET_COMPRESS(ddk));
+       BP_SET_CRYPT(bp, DDK_GET_CRYPT(ddk));
+       BP_SET_FILL(bp, 1);
        BP_SET_CHECKSUM(bp, checksum);
        BP_SET_TYPE(bp, DMU_OT_DEDUP);
        BP_SET_LEVEL(bp, 0);
-       BP_SET_DEDUP(bp, 0);
+       BP_SET_DEDUP(bp, 1);
        BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
 }
 
@@ -292,18 +326,20 @@ ddt_key_fill(ddt_key_t *ddk, const blkptr_t *bp)
        ddk->ddk_cksum = bp->blk_cksum;
        ddk->ddk_prop = 0;
 
+       ASSERT(BP_IS_ENCRYPTED(bp) || !BP_USES_CRYPT(bp));
+
        DDK_SET_LSIZE(ddk, BP_GET_LSIZE(bp));
        DDK_SET_PSIZE(ddk, BP_GET_PSIZE(bp));
        DDK_SET_COMPRESS(ddk, BP_GET_COMPRESS(bp));
+       DDK_SET_CRYPT(ddk, BP_USES_CRYPT(bp));
 }
 
 void
 ddt_phys_fill(ddt_phys_t *ddp, const blkptr_t *bp)
 {
-       int d;
-       ASSERT(ddp->ddp_phys_birth == 0);
+       ASSERT0(ddp->ddp_phys_birth);
 
-       for (d = 0; d < SPA_DVAS_PER_BP; d++)
+       for (int d = 0; d < SPA_DVAS_PER_BP; d++)
                ddp->ddp_dva[d] = bp->blk_dva[d];
        ddp->ddp_phys_birth = BP_PHYSICAL_BIRTH(bp);
 }
@@ -311,7 +347,7 @@ ddt_phys_fill(ddt_phys_t *ddp, const blkptr_t *bp)
 void
 ddt_phys_clear(ddt_phys_t *ddp)
 {
-       bzero(ddp, sizeof (*ddp));
+       memset(ddp, 0, sizeof (*ddp));
 }
 
 void
@@ -324,17 +360,24 @@ void
 ddt_phys_decref(ddt_phys_t *ddp)
 {
        if (ddp) {
-               ASSERT(ddp->ddp_refcnt > 0);
+               ASSERT3U(ddp->ddp_refcnt, >, 0);
                ddp->ddp_refcnt--;
        }
 }
 
-void
+static void
 ddt_phys_free(ddt_t *ddt, ddt_key_t *ddk, ddt_phys_t *ddp, uint64_t txg)
 {
        blkptr_t blk;
 
        ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, ddk, ddp, &blk);
+
+       /*
+        * We clear the dedup bit so that zio_free() will actually free the
+        * space, rather than just decrementing the refcount in the DDT.
+        */
+       BP_SET_DEDUP(&blk, 0);
+
        ddt_phys_clear(ddp);
        zio_free(ddt->ddt_spa, txg, &blk);
 }
@@ -343,9 +386,8 @@ ddt_phys_t *
 ddt_phys_select(const ddt_entry_t *dde, const blkptr_t *bp)
 {
        ddt_phys_t *ddp = (ddt_phys_t *)dde->dde_phys;
-       int p;
 
-       for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
+       for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
                if (DVA_EQUAL(BP_IDENTITY(bp), &ddp->ddp_dva[0]) &&
                    BP_PHYSICAL_BIRTH(bp) == ddp->ddp_phys_birth)
                        return (ddp);
@@ -357,306 +399,46 @@ uint64_t
 ddt_phys_total_refcnt(const ddt_entry_t *dde)
 {
        uint64_t refcnt = 0;
-       int p;
 
-       for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++)
+       for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++)
                refcnt += dde->dde_phys[p].ddp_refcnt;
 
        return (refcnt);
 }
 
-static void
-ddt_stat_generate(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, ddt_stat_t *dds)
-{
-       spa_t *spa = ddt->ddt_spa;
-       ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
-       ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
-       uint64_t lsize = DDK_GET_LSIZE(ddk);
-       uint64_t psize = DDK_GET_PSIZE(ddk);
-       int p, d;
-
-       bzero(dds, sizeof (*dds));
-
-       for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
-               uint64_t dsize = 0;
-               uint64_t refcnt = ddp->ddp_refcnt;
-
-               if (ddp->ddp_phys_birth == 0)
-                       continue;
-
-               for (d = 0; d < SPA_DVAS_PER_BP; d++)
-                       dsize += dva_get_dsize_sync(spa, &ddp->ddp_dva[d]);
-
-               dds->dds_blocks += 1;
-               dds->dds_lsize += lsize;
-               dds->dds_psize += psize;
-               dds->dds_dsize += dsize;
-
-               dds->dds_ref_blocks += refcnt;
-               dds->dds_ref_lsize += lsize * refcnt;
-               dds->dds_ref_psize += psize * refcnt;
-               dds->dds_ref_dsize += dsize * refcnt;
-       }
-}
-
-void
-ddt_stat_add(ddt_stat_t *dst, const ddt_stat_t *src, uint64_t neg)
-{
-       const uint64_t *s = (const uint64_t *)src;
-       uint64_t *d = (uint64_t *)dst;
-       uint64_t *d_end = (uint64_t *)(dst + 1);
-
-       ASSERT(neg == 0 || neg == -1ULL);       /* add or subtract */
-
-       while (d < d_end)
-               *d++ += (*s++ ^ neg) - neg;
-}
-
-static void
-ddt_stat_update(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, uint64_t neg)
-{
-       ddt_stat_t dds;
-       ddt_histogram_t *ddh;
-       int bucket;
-
-       ddt_stat_generate(ddt, dde, &dds);
-
-       bucket = highbit(dds.dds_ref_blocks) - 1;
-       ASSERT(bucket >= 0);
-
-       ddh = &ddt->ddt_histogram[dde->dde_type][dde->dde_class];
-
-       ddt_stat_add(&ddh->ddh_stat[bucket], &dds, neg);
-}
-
-void
-ddt_histogram_add(ddt_histogram_t *dst, const ddt_histogram_t *src)
-{
-       int h;
-
-       for (h = 0; h < 64; h++)
-               ddt_stat_add(&dst->ddh_stat[h], &src->ddh_stat[h], 0);
-}
-
-void
-ddt_histogram_stat(ddt_stat_t *dds, const ddt_histogram_t *ddh)
-{
-       int h;
-
-       bzero(dds, sizeof (*dds));
-
-       for (h = 0; h < 64; h++)
-               ddt_stat_add(dds, &ddh->ddh_stat[h], 0);
-}
-
-boolean_t
-ddt_histogram_empty(const ddt_histogram_t *ddh)
-{
-       const uint64_t *s = (const uint64_t *)ddh;
-       const uint64_t *s_end = (const uint64_t *)(ddh + 1);
-
-       while (s < s_end)
-               if (*s++ != 0)
-                       return (B_FALSE);
-
-       return (B_TRUE);
-}
-
-void
-ddt_get_dedup_object_stats(spa_t *spa, ddt_object_t *ddo_total)
-{
-       enum zio_checksum c;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
-
-       /* Sum the statistics we cached in ddt_object_sync(). */
-       for (c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
-               ddt_t *ddt = spa->spa_ddt[c];
-               for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
-                       for (class = 0; class < DDT_CLASSES;
-                           class++) {
-                               ddt_object_t *ddo =
-                                   &ddt->ddt_object_stats[type][class];
-                               ddo_total->ddo_count += ddo->ddo_count;
-                               ddo_total->ddo_dspace += ddo->ddo_dspace;
-                               ddo_total->ddo_mspace += ddo->ddo_mspace;
-                       }
-               }
-       }
-
-       /* ... and compute the averages. */
-       if (ddo_total->ddo_count != 0) {
-               ddo_total->ddo_dspace /= ddo_total->ddo_count;
-               ddo_total->ddo_mspace /= ddo_total->ddo_count;
-       }
-}
-
-void
-ddt_get_dedup_histogram(spa_t *spa, ddt_histogram_t *ddh)
+ddt_t *
+ddt_select(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
 {
-       enum zio_checksum c;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
-
-       for (c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
-               ddt_t *ddt = spa->spa_ddt[c];
-               for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
-                       for (class = 0; class < DDT_CLASSES;
-                           class++) {
-                               ddt_histogram_add(ddh,
-                                   &ddt->ddt_histogram_cache[type][class]);
-                       }
-               }
-       }
+       ASSERT(DDT_CHECKSUM_VALID(BP_GET_CHECKSUM(bp)));
+       return (spa->spa_ddt[BP_GET_CHECKSUM(bp)]);
 }
 
 void
-ddt_get_dedup_stats(spa_t *spa, ddt_stat_t *dds_total)
-{
-       ddt_histogram_t *ddh_total;
-
-       /* XXX: Move to a slab */
-       ddh_total = kmem_zalloc(sizeof (ddt_histogram_t), KM_PUSHPAGE);
-       ddt_get_dedup_histogram(spa, ddh_total);
-       ddt_histogram_stat(dds_total, ddh_total);
-       kmem_free(ddh_total, sizeof (ddt_histogram_t));
-}
-
-uint64_t
-ddt_get_dedup_dspace(spa_t *spa)
-{
-       ddt_stat_t dds_total = { 0 };
-
-       ddt_get_dedup_stats(spa, &dds_total);
-       return (dds_total.dds_ref_dsize - dds_total.dds_dsize);
-}
-
-uint64_t
-ddt_get_pool_dedup_ratio(spa_t *spa)
-{
-       ddt_stat_t dds_total = { 0 };
-
-       ddt_get_dedup_stats(spa, &dds_total);
-       if (dds_total.dds_dsize == 0)
-               return (100);
-
-       return (dds_total.dds_ref_dsize * 100 / dds_total.dds_dsize);
-}
-
-int
-ddt_ditto_copies_needed(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, ddt_phys_t *ddp_willref)
-{
-       spa_t *spa = ddt->ddt_spa;
-       uint64_t total_refcnt = 0;
-       uint64_t ditto = spa->spa_dedup_ditto;
-       int total_copies = 0;
-       int desired_copies = 0;
-       int p;
-
-       for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
-               ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
-               zio_t *zio = dde->dde_lead_zio[p];
-               uint64_t refcnt = ddp->ddp_refcnt;      /* committed refs */
-               if (zio != NULL)
-                       refcnt += zio->io_parent_count; /* pending refs */
-               if (ddp == ddp_willref)
-                       refcnt++;                       /* caller's ref */
-               if (refcnt != 0) {
-                       total_refcnt += refcnt;
-                       total_copies += p;
-               }
-       }
-
-       if (ditto == 0 || ditto > UINT32_MAX)
-               ditto = UINT32_MAX;
-
-       if (total_refcnt >= 1)
-               desired_copies++;
-       if (total_refcnt >= ditto)
-               desired_copies++;
-       if (total_refcnt >= ditto * ditto)
-               desired_copies++;
-
-       return (MAX(desired_copies, total_copies) - total_copies);
-}
-
-int
-ddt_ditto_copies_present(ddt_entry_t *dde)
-{
-       ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[DDT_PHYS_DITTO];
-       dva_t *dva = ddp->ddp_dva;
-       int copies = 0 - DVA_GET_GANG(dva);
-       int d;
-
-       for (d = 0; d < SPA_DVAS_PER_BP; d++, dva++)
-               if (DVA_IS_VALID(dva))
-                       copies++;
-
-       ASSERT(copies >= 0 && copies < SPA_DVAS_PER_BP);
-
-       return (copies);
-}
-
-size_t
-ddt_compress(void *src, uchar_t *dst, size_t s_len, size_t d_len)
+ddt_enter(ddt_t *ddt)
 {
-       uchar_t *version = dst++;
-       int cpfunc = ZIO_COMPRESS_ZLE;
-       zio_compress_info_t *ci = &zio_compress_table[cpfunc];
-       size_t c_len;
-
-       ASSERT(d_len >= s_len + 1);     /* no compression plus version byte */
-
-       c_len = ci->ci_compress(src, dst, s_len, d_len - 1, ci->ci_level);
-
-       if (c_len == s_len) {
-               cpfunc = ZIO_COMPRESS_OFF;
-               bcopy(src, dst, s_len);
-       }
-
-       *version = (ZFS_HOST_BYTEORDER & DDT_COMPRESS_BYTEORDER_MASK) | cpfunc;
-
-       return (c_len + 1);
+       mutex_enter(&ddt->ddt_lock);
 }
 
 void
-ddt_decompress(uchar_t *src, void *dst, size_t s_len, size_t d_len)
-{
-       uchar_t version = *src++;
-       int cpfunc = version & DDT_COMPRESS_FUNCTION_MASK;
-       zio_compress_info_t *ci = &zio_compress_table[cpfunc];
-
-       if (ci->ci_decompress != NULL)
-               (void) ci->ci_decompress(src, dst, s_len, d_len, ci->ci_level);
-       else
-               bcopy(src, dst, d_len);
-
-       if ((version ^ ZFS_HOST_BYTEORDER) & DDT_COMPRESS_BYTEORDER_MASK)
-               byteswap_uint64_array(dst, d_len);
-}
-
-ddt_t *
-ddt_select_by_checksum(spa_t *spa, enum zio_checksum c)
-{
-       return (spa->spa_ddt[c]);
-}
-
-ddt_t *
-ddt_select(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
+ddt_exit(ddt_t *ddt)
 {
-       return (spa->spa_ddt[BP_GET_CHECKSUM(bp)]);
+       mutex_exit(&ddt->ddt_lock);
 }
 
 void
-ddt_enter(ddt_t *ddt)
+ddt_init(void)
 {
-       mutex_enter(&ddt->ddt_lock);
+       ddt_cache = kmem_cache_create("ddt_cache",
+           sizeof (ddt_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
+       ddt_entry_cache = kmem_cache_create("ddt_entry_cache",
+           sizeof (ddt_entry_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
 }
 
 void
-ddt_exit(ddt_t *ddt)
+ddt_fini(void)
 {
-       mutex_exit(&ddt->ddt_lock);
+       kmem_cache_destroy(ddt_entry_cache);
+       kmem_cache_destroy(ddt_cache);
 }
 
 static ddt_entry_t *
@@ -664,8 +446,8 @@ ddt_alloc(const ddt_key_t *ddk)
 {
        ddt_entry_t *dde;
 
-       /* XXX: Move to a slab */
-       dde = kmem_zalloc(sizeof (ddt_entry_t), KM_PUSHPAGE);
+       dde = kmem_cache_alloc(ddt_entry_cache, KM_SLEEP);
+       memset(dde, 0, sizeof (ddt_entry_t));
        cv_init(&dde->dde_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 
        dde->dde_key = *ddk;
@@ -676,19 +458,16 @@ ddt_alloc(const ddt_key_t *ddk)
 static void
 ddt_free(ddt_entry_t *dde)
 {
-       int p;
-
-       ASSERT(!dde->dde_loading);
+       ASSERT(dde->dde_flags & DDE_FLAG_LOADED);
 
-       for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++)
-               ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == NULL);
+       for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++)
+               ASSERT3P(dde->dde_lead_zio[p], ==, NULL);
 
-       if (dde->dde_repair_data != NULL)
-               zio_buf_free(dde->dde_repair_data,
-                   DDK_GET_PSIZE(&dde->dde_key));
+       if (dde->dde_repair_abd != NULL)
+               abd_free(dde->dde_repair_abd);
 
        cv_destroy(&dde->dde_cv);
-       kmem_free(dde, sizeof (*dde));
+       kmem_cache_free(ddt_entry_cache, dde);
 }
 
 void
@@ -703,61 +482,72 @@ ddt_remove(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
 ddt_entry_t *
 ddt_lookup(ddt_t *ddt, const blkptr_t *bp, boolean_t add)
 {
-       ddt_entry_t *dde, dde_search;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
+       ddt_key_t search;
+       ddt_entry_t *dde;
+       ddt_type_t type;
+       ddt_class_t class;
        avl_index_t where;
        int error;
 
        ASSERT(MUTEX_HELD(&ddt->ddt_lock));
 
-       ddt_key_fill(&dde_search.dde_key, bp);
+       ddt_key_fill(&search, bp);
 
-       dde = avl_find(&ddt->ddt_tree, &dde_search, &where);
-       if (dde == NULL) {
-               if (!add)
-                       return (NULL);
-               dde = ddt_alloc(&dde_search.dde_key);
-               avl_insert(&ddt->ddt_tree, dde, where);
-       }
+       /* Find an existing live entry */
+       dde = avl_find(&ddt->ddt_tree, &search, &where);
+       if (dde != NULL) {
+               /* Found it. If it's already loaded, we can just return it. */
+               if (dde->dde_flags & DDE_FLAG_LOADED)
+                       return (dde);
 
-       while (dde->dde_loading)
-               cv_wait(&dde->dde_cv, &ddt->ddt_lock);
+               /* Someone else is loading it, wait for it. */
+               while (!(dde->dde_flags & DDE_FLAG_LOADED))
+                       cv_wait(&dde->dde_cv, &ddt->ddt_lock);
 
-       if (dde->dde_loaded)
                return (dde);
+       }
 
-       dde->dde_loading = B_TRUE;
+       /* Not found. */
+       if (!add)
+               return (NULL);
 
+       /* Time to make a new entry. */
+       dde = ddt_alloc(&search);
+       avl_insert(&ddt->ddt_tree, dde, where);
+
+       /*
+        * ddt_tree is now stable, so unlock and let everyone else keep moving.
+        * Anyone landing on this entry will find it without DDE_FLAG_LOADED,
+        * and go to sleep waiting for it above.
+        */
        ddt_exit(ddt);
 
+       /* Search all store objects for the entry. */
        error = ENOENT;
-
        for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
                for (class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
                        error = ddt_object_lookup(ddt, type, class, dde);
-                       if (error != ENOENT)
+                       if (error != ENOENT) {
+                               ASSERT0(error);
                                break;
+                       }
                }
                if (error != ENOENT)
                        break;
        }
 
-       ASSERT(error == 0 || error == ENOENT);
-
        ddt_enter(ddt);
 
-       ASSERT(dde->dde_loaded == B_FALSE);
-       ASSERT(dde->dde_loading == B_TRUE);
+       ASSERT(!(dde->dde_flags & DDE_FLAG_LOADED));
 
        dde->dde_type = type;   /* will be DDT_TYPES if no entry found */
        dde->dde_class = class; /* will be DDT_CLASSES if no entry found */
-       dde->dde_loaded = B_TRUE;
-       dde->dde_loading = B_FALSE;
 
        if (error == 0)
                ddt_stat_update(ddt, dde, -1ULL);
 
+       /* Entry loaded, everyone can proceed now */
+       dde->dde_flags |= DDE_FLAG_LOADED;
        cv_broadcast(&dde->dde_cv);
 
        return (dde);
@@ -767,9 +557,7 @@ void
 ddt_prefetch(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
 {
        ddt_t *ddt;
-       ddt_entry_t dde;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
+       ddt_key_t ddk;
 
        if (!zfs_dedup_prefetch || bp == NULL || !BP_GET_DEDUP(bp))
                return;
@@ -780,32 +568,39 @@ ddt_prefetch(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
         * Thus no locking is required as the DDT can't disappear on us.
         */
        ddt = ddt_select(spa, bp);
-       ddt_key_fill(&dde.dde_key, bp);
+       ddt_key_fill(&ddk, bp);
 
-       for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
-               for (class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
-                       ddt_object_prefetch(ddt, type, class, &dde);
+       for (ddt_type_t type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
+               for (ddt_class_t class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
+                       ddt_object_prefetch(ddt, type, class, &ddk);
                }
        }
 }
 
+/*
+ * Key comparison. Any struct wanting to make use of this function must have
+ * the key as the first element.
+ */
+#define        DDT_KEY_CMP_LEN (sizeof (ddt_key_t) / sizeof (uint16_t))
+
+typedef struct ddt_key_cmp {
+       uint16_t        u16[DDT_KEY_CMP_LEN];
+} ddt_key_cmp_t;
+
 int
-ddt_entry_compare(const void *x1, const void *x2)
+ddt_key_compare(const void *x1, const void *x2)
 {
-       const ddt_entry_t *dde1 = x1;
-       const ddt_entry_t *dde2 = x2;
-       const uint64_t *u1 = (const uint64_t *)&dde1->dde_key;
-       const uint64_t *u2 = (const uint64_t *)&dde2->dde_key;
-       int i;
-
-       for (i = 0; i < DDT_KEY_WORDS; i++) {
-               if (u1[i] < u2[i])
-                       return (-1);
-               if (u1[i] > u2[i])
-                       return (1);
+       const ddt_key_cmp_t *k1 = (const ddt_key_cmp_t *)x1;
+       const ddt_key_cmp_t *k2 = (const ddt_key_cmp_t *)x2;
+       int32_t cmp = 0;
+
+       for (int i = 0; i < DDT_KEY_CMP_LEN; i++) {
+               cmp = (int32_t)k1->u16[i] - (int32_t)k2->u16[i];
+               if (likely(cmp))
+                       break;
        }
 
-       return (0);
+       return (TREE_ISIGN(cmp));
 }
 
 static ddt_t *
@@ -813,13 +608,13 @@ ddt_table_alloc(spa_t *spa, enum zio_checksum c)
 {
        ddt_t *ddt;
 
-       /* XXX: Move to a slab */
-       ddt = kmem_zalloc(sizeof (*ddt), KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG);
+       ddt = kmem_cache_alloc(ddt_cache, KM_SLEEP);
+       memset(ddt, 0, sizeof (ddt_t));
 
        mutex_init(&ddt->ddt_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
-       avl_create(&ddt->ddt_tree, ddt_entry_compare,
+       avl_create(&ddt->ddt_tree, ddt_key_compare,
            sizeof (ddt_entry_t), offsetof(ddt_entry_t, dde_node));
-       avl_create(&ddt->ddt_repair_tree, ddt_entry_compare,
+       avl_create(&ddt->ddt_repair_tree, ddt_key_compare,
            sizeof (ddt_entry_t), offsetof(ddt_entry_t, dde_node));
        ddt->ddt_checksum = c;
        ddt->ddt_spa = spa;
@@ -831,31 +626,28 @@ ddt_table_alloc(spa_t *spa, enum zio_checksum c)
 static void
 ddt_table_free(ddt_t *ddt)
 {
-       ASSERT(avl_numnodes(&ddt->ddt_tree) == 0);
-       ASSERT(avl_numnodes(&ddt->ddt_repair_tree) == 0);
+       ASSERT0(avl_numnodes(&ddt->ddt_tree));
+       ASSERT0(avl_numnodes(&ddt->ddt_repair_tree));
        avl_destroy(&ddt->ddt_tree);
        avl_destroy(&ddt->ddt_repair_tree);
        mutex_destroy(&ddt->ddt_lock);
-       kmem_free(ddt, sizeof (*ddt));
+       kmem_cache_free(ddt_cache, ddt);
 }
 
 void
 ddt_create(spa_t *spa)
 {
-       enum zio_checksum c;
-
        spa->spa_dedup_checksum = ZIO_DEDUPCHECKSUM;
 
-       for (c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++)
-               spa->spa_ddt[c] = ddt_table_alloc(spa, c);
+       for (enum zio_checksum c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
+               if (DDT_CHECKSUM_VALID(c))
+                       spa->spa_ddt[c] = ddt_table_alloc(spa, c);
+       }
 }
 
 int
 ddt_load(spa_t *spa)
 {
-       enum zio_checksum c;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
        int error;
 
        ddt_create(spa);
@@ -867,10 +659,13 @@ ddt_load(spa_t *spa)
        if (error)
                return (error == ENOENT ? 0 : error);
 
-       for (c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
+       for (enum zio_checksum c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
+               if (!DDT_CHECKSUM_VALID(c))
+                       continue;
+
                ddt_t *ddt = spa->spa_ddt[c];
-               for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
-                       for (class = 0; class < DDT_CLASSES;
+               for (ddt_type_t type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
+                       for (ddt_class_t class = 0; class < DDT_CLASSES;
                            class++) {
                                error = ddt_object_load(ddt, type, class);
                                if (error != 0 && error != ENOENT)
@@ -881,8 +676,9 @@ ddt_load(spa_t *spa)
                /*
                 * Seed the cached histograms.
                 */
-               bcopy(ddt->ddt_histogram, &ddt->ddt_histogram_cache,
+               memcpy(&ddt->ddt_histogram_cache, ddt->ddt_histogram,
                    sizeof (ddt->ddt_histogram));
+               spa->spa_dedup_dspace = ~0ULL;
        }
 
        return (0);
@@ -891,9 +687,7 @@ ddt_load(spa_t *spa)
 void
 ddt_unload(spa_t *spa)
 {
-       enum zio_checksum c;
-
-       for (c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
+       for (enum zio_checksum c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
                if (spa->spa_ddt[c]) {
                        ddt_table_free(spa->spa_ddt[c]);
                        spa->spa_ddt[c] = NULL;
@@ -902,12 +696,10 @@ ddt_unload(spa_t *spa)
 }
 
 boolean_t
-ddt_class_contains(spa_t *spa, enum ddt_class max_class, const blkptr_t *bp)
+ddt_class_contains(spa_t *spa, ddt_class_t max_class, const blkptr_t *bp)
 {
        ddt_t *ddt;
-       ddt_entry_t *dde;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
+       ddt_key_t ddk;
 
        if (!BP_GET_DEDUP(bp))
                return (B_FALSE);
@@ -916,20 +708,16 @@ ddt_class_contains(spa_t *spa, enum ddt_class max_class, const blkptr_t *bp)
                return (B_TRUE);
 
        ddt = spa->spa_ddt[BP_GET_CHECKSUM(bp)];
-       dde = kmem_alloc(sizeof (ddt_entry_t), KM_PUSHPAGE);
 
-       ddt_key_fill(&(dde->dde_key), bp);
+       ddt_key_fill(&ddk, bp);
 
-       for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
-               for (class = 0; class <= max_class; class++) {
-                       if (ddt_object_lookup(ddt, type, class, dde) == 0) {
-                               kmem_free(dde, sizeof (ddt_entry_t));
+       for (ddt_type_t type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
+               for (ddt_class_t class = 0; class <= max_class; class++) {
+                       if (ddt_object_contains(ddt, type, class, &ddk) == 0)
                                return (B_TRUE);
-                       }
                }
        }
 
-       kmem_free(dde, sizeof (ddt_entry_t));
        return (B_FALSE);
 }
 
@@ -938,15 +726,13 @@ ddt_repair_start(ddt_t *ddt, const blkptr_t *bp)
 {
        ddt_key_t ddk;
        ddt_entry_t *dde;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
 
        ddt_key_fill(&ddk, bp);
 
        dde = ddt_alloc(&ddk);
 
-       for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
-               for (class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
+       for (ddt_type_t type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
+               for (ddt_class_t class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
                        /*
                         * We can only do repair if there are multiple copies
                         * of the block.  For anything in the UNIQUE class,
@@ -958,7 +744,7 @@ ddt_repair_start(ddt_t *ddt, const blkptr_t *bp)
                }
        }
 
-       bzero(dde->dde_phys, sizeof (dde->dde_phys));
+       memset(dde->dde_phys, 0, sizeof (dde->dde_phys));
 
        return (dde);
 }
@@ -970,7 +756,7 @@ ddt_repair_done(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
 
        ddt_enter(ddt);
 
-       if (dde->dde_repair_data != NULL && spa_writeable(ddt->ddt_spa) &&
+       if (dde->dde_repair_abd != NULL && spa_writeable(ddt->ddt_spa) &&
            avl_find(&ddt->ddt_repair_tree, dde, &where) == NULL)
                avl_insert(&ddt->ddt_repair_tree, dde, where);
        else
@@ -996,19 +782,18 @@ ddt_repair_entry(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, ddt_entry_t *rdde, zio_t *rio)
        ddt_key_t *rddk = &rdde->dde_key;
        zio_t *zio;
        blkptr_t blk;
-       int p;
 
        zio = zio_null(rio, rio->io_spa, NULL,
            ddt_repair_entry_done, rdde, rio->io_flags);
 
-       for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++, rddp++) {
+       for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++, rddp++) {
                if (ddp->ddp_phys_birth == 0 ||
                    ddp->ddp_phys_birth != rddp->ddp_phys_birth ||
-                   bcmp(ddp->ddp_dva, rddp->ddp_dva, sizeof (ddp->ddp_dva)))
+                   memcmp(ddp->ddp_dva, rddp->ddp_dva, sizeof (ddp->ddp_dva)))
                        continue;
                ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, ddk, ddp, &blk);
                zio_nowait(zio_rewrite(zio, zio->io_spa, 0, &blk,
-                   rdde->dde_repair_data, DDK_GET_PSIZE(rddk), NULL, NULL,
+                   rdde->dde_repair_abd, DDK_GET_PSIZE(rddk), NULL, NULL,
                    ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), NULL));
        }
 
@@ -1046,25 +831,26 @@ ddt_sync_entry(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, dmu_tx_t *tx, uint64_t txg)
        dsl_pool_t *dp = ddt->ddt_spa->spa_dsl_pool;
        ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
        ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
-       enum ddt_type otype = dde->dde_type;
-       enum ddt_type ntype = DDT_TYPE_CURRENT;
-       enum ddt_class oclass = dde->dde_class;
-       enum ddt_class nclass;
+       ddt_type_t otype = dde->dde_type;
+       ddt_type_t ntype = DDT_TYPE_DEFAULT;
+       ddt_class_t oclass = dde->dde_class;
+       ddt_class_t nclass;
        uint64_t total_refcnt = 0;
-       int p;
 
-       ASSERT(dde->dde_loaded);
-       ASSERT(!dde->dde_loading);
+       ASSERT(dde->dde_flags & DDE_FLAG_LOADED);
 
-       for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
-               ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == NULL);
+       for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
+               ASSERT3P(dde->dde_lead_zio[p], ==, NULL);
                if (ddp->ddp_phys_birth == 0) {
-                       ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
+                       ASSERT0(ddp->ddp_refcnt);
                        continue;
                }
                if (p == DDT_PHYS_DITTO) {
-                       if (ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, NULL) == 0)
-                               ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, txg);
+                       /*
+                        * Note, we no longer create DDT-DITTO blocks, but we
+                        * don't want to leak any written by older software.
+                        */
+                       ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, txg);
                        continue;
                }
                if (ddp->ddp_refcnt == 0)
@@ -1072,17 +858,18 @@ ddt_sync_entry(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, dmu_tx_t *tx, uint64_t txg)
                total_refcnt += ddp->ddp_refcnt;
        }
 
-       if (dde->dde_phys[DDT_PHYS_DITTO].ddp_phys_birth != 0)
-               nclass = DDT_CLASS_DITTO;
-       else if (total_refcnt > 1)
+       /* We do not create new DDT-DITTO blocks. */
+       ASSERT0(dde->dde_phys[DDT_PHYS_DITTO].ddp_phys_birth);
+       if (total_refcnt > 1)
                nclass = DDT_CLASS_DUPLICATE;
        else
                nclass = DDT_CLASS_UNIQUE;
 
        if (otype != DDT_TYPES &&
            (otype != ntype || oclass != nclass || total_refcnt == 0)) {
-               VERIFY(ddt_object_remove(ddt, otype, oclass, dde, tx) == 0);
-               ASSERT(ddt_object_lookup(ddt, otype, oclass, dde) == ENOENT);
+               VERIFY0(ddt_object_remove(ddt, otype, oclass, ddk, tx));
+               ASSERT3U(
+                   ddt_object_contains(ddt, otype, oclass, ddk), ==, ENOENT);
        }
 
        if (total_refcnt != 0) {
@@ -1091,7 +878,7 @@ ddt_sync_entry(ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde, dmu_tx_t *tx, uint64_t txg)
                ddt_stat_update(ddt, dde, 0);
                if (!ddt_object_exists(ddt, ntype, nclass))
                        ddt_object_create(ddt, ntype, nclass, tx);
-               VERIFY(ddt_object_update(ddt, ntype, nclass, dde, tx) == 0);
+               VERIFY0(ddt_object_update(ddt, ntype, nclass, dde, tx));
 
                /*
                 * If the class changes, the order that we scan this bp
@@ -1113,13 +900,11 @@ ddt_sync_table(ddt_t *ddt, dmu_tx_t *tx, uint64_t txg)
        spa_t *spa = ddt->ddt_spa;
        ddt_entry_t *dde;
        void *cookie = NULL;
-       enum ddt_type type;
-       enum ddt_class class;
 
        if (avl_numnodes(&ddt->ddt_tree) == 0)
                return;
 
-       ASSERT(spa->spa_uberblock.ub_version >= SPA_VERSION_DEDUP);
+       ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_version, >=, SPA_VERSION_DEDUP);
 
        if (spa->spa_ddt_stat_object == 0) {
                spa->spa_ddt_stat_object = zap_create_link(ddt->ddt_os,
@@ -1132,39 +917,51 @@ ddt_sync_table(ddt_t *ddt, dmu_tx_t *tx, uint64_t txg)
                ddt_free(dde);
        }
 
-       for (type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
+       for (ddt_type_t type = 0; type < DDT_TYPES; type++) {
                uint64_t add, count = 0;
-               for (class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
+               for (ddt_class_t class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
                        if (ddt_object_exists(ddt, type, class)) {
                                ddt_object_sync(ddt, type, class, tx);
-                               VERIFY(ddt_object_count(ddt, type, class,
-                                   &add) == 0);
+                               VERIFY0(ddt_object_count(ddt, type, class,
+                                   &add));
                                count += add;
                        }
                }
-               for (class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
+               for (ddt_class_t class = 0; class < DDT_CLASSES; class++) {
                        if (count == 0 && ddt_object_exists(ddt, type, class))
                                ddt_object_destroy(ddt, type, class, tx);
                }
        }
 
-       bcopy(ddt->ddt_histogram, &ddt->ddt_histogram_cache,
+       memcpy(&ddt->ddt_histogram_cache, ddt->ddt_histogram,
            sizeof (ddt->ddt_histogram));
+       spa->spa_dedup_dspace = ~0ULL;
 }
 
 void
 ddt_sync(spa_t *spa, uint64_t txg)
 {
+       dsl_scan_t *scn = spa->spa_dsl_pool->dp_scan;
        dmu_tx_t *tx;
-       zio_t *rio = zio_root(spa, NULL, NULL,
-           ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE);
-       enum zio_checksum c;
+       zio_t *rio;
 
-       ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
+       ASSERT3U(spa_syncing_txg(spa), ==, txg);
 
        tx = dmu_tx_create_assigned(spa->spa_dsl_pool, txg);
 
-       for (c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
+       rio = zio_root(spa, NULL, NULL,
+           ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_SELF_HEAL);
+
+       /*
+        * This function may cause an immediate scan of ddt blocks (see
+        * the comment above dsl_scan_ddt() for details). We set the
+        * scan's root zio here so that we can wait for any scan IOs in
+        * addition to the regular ddt IOs.
+        */
+       ASSERT3P(scn->scn_zio_root, ==, NULL);
+       scn->scn_zio_root = rio;
+
+       for (enum zio_checksum c = 0; c < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS; c++) {
                ddt_t *ddt = spa->spa_ddt[c];
                if (ddt == NULL)
                        continue;
@@ -1173,6 +970,7 @@ ddt_sync(spa_t *spa, uint64_t txg)
        }
 
        (void) zio_wait(rio);
+       scn->scn_zio_root = NULL;
 
        dmu_tx_commit(tx);
 }
@@ -1184,6 +982,8 @@ ddt_walk(spa_t *spa, ddt_bookmark_t *ddb, ddt_entry_t *dde)
                do {
                        do {
                                ddt_t *ddt = spa->spa_ddt[ddb->ddb_checksum];
+                               if (ddt == NULL)
+                                       continue;
                                int error = ENOENT;
                                if (ddt_object_exists(ddt, ddb->ddb_type,
                                    ddb->ddb_class)) {
@@ -1207,7 +1007,68 @@ ddt_walk(spa_t *spa, ddt_bookmark_t *ddb, ddt_entry_t *dde)
        return (SET_ERROR(ENOENT));
 }
 
-#if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
-module_param(zfs_dedup_prefetch, int, 0644);
-MODULE_PARM_DESC(zfs_dedup_prefetch, "Enable prefetching dedup-ed blks");
-#endif
+/*
+ * This function is used by Block Cloning (brt.c) to increase reference
+ * counter for the DDT entry if the block is already in DDT.
+ *
+ * Return false if the block, despite having the D bit set, is not present
+ * in the DDT. Currently this is not possible but might be in the future.
+ * See the comment below.
+ */
+boolean_t
+ddt_addref(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
+{
+       ddt_t *ddt;
+       ddt_entry_t *dde;
+       boolean_t result;
+
+       spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, FTAG, RW_READER);
+       ddt = ddt_select(spa, bp);
+       ddt_enter(ddt);
+
+       dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
+       ASSERT3P(dde, !=, NULL);
+
+       if (dde->dde_type < DDT_TYPES) {
+               ddt_phys_t *ddp;
+
+               ASSERT3S(dde->dde_class, <, DDT_CLASSES);
+
+               ddp = &dde->dde_phys[BP_GET_NDVAS(bp)];
+
+               /*
+                * This entry already existed (dde_type is real), so it must
+                * have refcnt >0 at the start of this txg. We are called from
+                * brt_pending_apply(), before frees are issued, so the refcnt
+                * can't be lowered yet. Therefore, it must be >0. We assert
+                * this because if the order of BRT and DDT interactions were
+                * ever to change and the refcnt was ever zero here, then
+                * likely further action is required to fill out the DDT entry,
+                * and this is a place that is likely to be missed in testing.
+                */
+               ASSERT3U(ddp->ddp_refcnt, >, 0);
+
+               ddt_phys_addref(ddp);
+               result = B_TRUE;
+       } else {
+               /*
+                * At the time of implementating this if the block has the
+                * DEDUP flag set it must exist in the DEDUP table, but
+                * there are many advocates that want ability to remove
+                * entries from DDT with refcnt=1. If this will happen,
+                * we may have a block with the DEDUP set, but which doesn't
+                * have a corresponding entry in the DDT. Be ready.
+                */
+               ASSERT3S(dde->dde_class, ==, DDT_CLASSES);
+               ddt_remove(ddt, dde);
+               result = B_FALSE;
+       }
+
+       ddt_exit(ddt);
+       spa_config_exit(spa, SCL_ZIO, FTAG);
+
+       return (result);
+}
+
+ZFS_MODULE_PARAM(zfs_dedup, zfs_dedup_, prefetch, INT, ZMOD_RW,
+       "Enable prefetching dedup-ed blks");