]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Merge ZFS feature flags support and related bugfixes:
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
24  */
25
26 #include <sys/zfs_context.h>
27 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
28 #include <sys/spa.h>
29 #include <sys/txg.h>
30 #include <sys/spa_impl.h>
31 #include <sys/vdev_impl.h>
32 #include <sys/zio_impl.h>
33 #include <sys/zio_compress.h>
34 #include <sys/zio_checksum.h>
35 #include <sys/dmu_objset.h>
36 #include <sys/arc.h>
37 #include <sys/ddt.h>
38
39 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
40 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
41 static int zio_use_uma = 0;
42 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
43 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
44     "Use uma(9) for ZIO allocations");
45
46 /*
47  * ==========================================================================
48  * I/O priority table
49  * ==========================================================================
50  */
51 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
52         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
53         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
54         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
55         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
56         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
57         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
58         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
59         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
60         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
61         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
62         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
63         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
64 };
65
66 /*
67  * ==========================================================================
68  * I/O type descriptions
69  * ==========================================================================
70  */
71 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
72         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
73         "zio_ioctl"
74 };
75
76 /*
77  * ==========================================================================
78  * I/O kmem caches
79  * ==========================================================================
80  */
81 kmem_cache_t *zio_cache;
82 kmem_cache_t *zio_link_cache;
83 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
84 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
85
86 #ifdef _KERNEL
87 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
88 #endif
89 extern int zfs_mg_alloc_failures;
90
91 /*
92  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
93  * stage set or will have it later in its lifetime.
94  */
95 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
96
97 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
98
99 #ifdef ZFS_DEBUG
100 int zio_buf_debug_limit = 16384;
101 #else
102 int zio_buf_debug_limit = 0;
103 #endif
104
105 void
106 zio_init(void)
107 {
108         size_t c;
109         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
110             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
111         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
112             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
113
114         /*
115          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
116          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
117          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
118          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
119          */
120         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
121                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
122                 size_t p2 = size;
123                 size_t align = 0;
124                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
125
126                 while (p2 & (p2 - 1))
127                         p2 &= p2 - 1;
128
129 #ifdef illumos
130 #ifndef _KERNEL
131                 /*
132                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
133                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
134                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
135                  * page with a watched buffer.
136                  */
137                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
138                         continue;
139 #endif
140 #endif /* illumos */
141                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
142                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
143                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
144                         align = PAGESIZE;
145                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
146                         align = p2 >> 2;
147                 }
148
149                 if (align != 0) {
150                         char name[36];
151                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
152                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
153                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
154
155                         /*
156                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
157                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
158                          * stored with the buffers.
159                          */
160                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
161                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
162                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
163                             cflags | KMC_NOTOUCH);
164                 }
165         }
166
167         while (--c != 0) {
168                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
169                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
170                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
171
172                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
173                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
174                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
175         }
176
177         /*
178          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
179          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
180          */
181         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
182                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
183         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
184                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
185
186         zio_inject_init();
187 }
188
189 void
190 zio_fini(void)
191 {
192         size_t c;
193         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
194         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
195
196         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
197                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
198                         last_cache = zio_buf_cache[c];
199                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
200                 }
201                 zio_buf_cache[c] = NULL;
202
203                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
204                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
205                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
206                 }
207                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
208         }
209
210         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
211         kmem_cache_destroy(zio_cache);
212
213         zio_inject_fini();
214 }
215
216 /*
217  * ==========================================================================
218  * Allocate and free I/O buffers
219  * ==========================================================================
220  */
221
222 /*
223  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
224  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
225  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
226  * excess / transient data in-core during a crashdump.
227  */
228 void *
229 zio_buf_alloc(size_t size)
230 {
231         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
232
233         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
234
235         if (zio_use_uma)
236                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
237         else
238                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
239 }
240
241 /*
242  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
243  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
244  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
245  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
246  */
247 void *
248 zio_data_buf_alloc(size_t size)
249 {
250         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
251
252         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
253
254         if (zio_use_uma)
255                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
256         else
257                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
258 }
259
260 void
261 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
262 {
263         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
264
265         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
266
267         if (zio_use_uma)
268                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
269         else
270                 kmem_free(buf, size);
271 }
272
273 void
274 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
275 {
276         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
277
278         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
279
280         if (zio_use_uma)
281                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
282         else
283                 kmem_free(buf, size);
284 }
285
286 /*
287  * ==========================================================================
288  * Push and pop I/O transform buffers
289  * ==========================================================================
290  */
291 static void
292 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
293         zio_transform_func_t *transform)
294 {
295         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
296
297         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
298         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
299         zt->zt_bufsize = bufsize;
300         zt->zt_transform = transform;
301
302         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
303         zio->io_transform_stack = zt;
304
305         zio->io_data = data;
306         zio->io_size = size;
307 }
308
309 static void
310 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
311 {
312         zio_transform_t *zt;
313
314         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
315                 if (zt->zt_transform != NULL)
316                         zt->zt_transform(zio,
317                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
318
319                 if (zt->zt_bufsize != 0)
320                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
321
322                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
323                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
324                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
325
326                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
327         }
328 }
329
330 /*
331  * ==========================================================================
332  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
333  * ==========================================================================
334  */
335 static void
336 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
337 {
338         ASSERT(zio->io_size > size);
339
340         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
341                 bcopy(zio->io_data, data, size);
342 }
343
344 static void
345 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
346 {
347         if (zio->io_error == 0 &&
348             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
349             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
350                 zio->io_error = EIO;
351 }
352
353 /*
354  * ==========================================================================
355  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
356  * ==========================================================================
357  */
358 /*
359  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
360  *        continue calling these functions until they return NULL.
361  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
362  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
363  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
364  *        io_walk_link, which gets annoying.)
365  */
366 zio_t *
367 zio_walk_parents(zio_t *cio)
368 {
369         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
370         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
371
372         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
373         cio->io_walk_link = zl;
374
375         if (zl == NULL)
376                 return (NULL);
377
378         ASSERT(zl->zl_child == cio);
379         return (zl->zl_parent);
380 }
381
382 zio_t *
383 zio_walk_children(zio_t *pio)
384 {
385         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
386         list_t *cl = &pio->io_child_list;
387
388         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
389         pio->io_walk_link = zl;
390
391         if (zl == NULL)
392                 return (NULL);
393
394         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
395         return (zl->zl_child);
396 }
397
398 zio_t *
399 zio_unique_parent(zio_t *cio)
400 {
401         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
402
403         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
404         return (pio);
405 }
406
407 void
408 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
409 {
410         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
411
412         /*
413          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
414          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
415          * Vdev I/Os can only have vdev children.
416          * The following ASSERT captures all of these constraints.
417          */
418         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
419
420         zl->zl_parent = pio;
421         zl->zl_child = cio;
422
423         mutex_enter(&cio->io_lock);
424         mutex_enter(&pio->io_lock);
425
426         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
427
428         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
429                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
430
431         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
432         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
433
434         pio->io_child_count++;
435         cio->io_parent_count++;
436
437         mutex_exit(&pio->io_lock);
438         mutex_exit(&cio->io_lock);
439 }
440
441 static void
442 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
443 {
444         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
445         ASSERT(zl->zl_child == cio);
446
447         mutex_enter(&cio->io_lock);
448         mutex_enter(&pio->io_lock);
449
450         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
451         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
452
453         pio->io_child_count--;
454         cio->io_parent_count--;
455
456         mutex_exit(&pio->io_lock);
457         mutex_exit(&cio->io_lock);
458
459         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
460 }
461
462 static boolean_t
463 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
464 {
465         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
466         boolean_t waiting = B_FALSE;
467
468         mutex_enter(&zio->io_lock);
469         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
470         if (*countp != 0) {
471                 zio->io_stage >>= 1;
472                 zio->io_stall = countp;
473                 waiting = B_TRUE;
474         }
475         mutex_exit(&zio->io_lock);
476
477         return (waiting);
478 }
479
480 static void
481 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
482 {
483         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
484         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
485
486         mutex_enter(&pio->io_lock);
487         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
488                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
489         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
490         ASSERT3U(*countp, >, 0);
491         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
492                 pio->io_stall = NULL;
493                 mutex_exit(&pio->io_lock);
494                 zio_execute(pio);
495         } else {
496                 mutex_exit(&pio->io_lock);
497         }
498 }
499
500 static void
501 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
502 {
503         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
504                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
505 }
506
507 /*
508  * ==========================================================================
509  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
510  * ==========================================================================
511  */
512 static zio_t *
513 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
514     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
515     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
516     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
517     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
518 {
519         zio_t *zio;
520
521         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
522         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
523         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
524
525         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
526         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
527         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
528
529         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
530         bzero(zio, sizeof (zio_t));
531
532         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
533         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
534
535         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
536             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
537         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
538             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
539
540         if (vd != NULL)
541                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
542         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
543                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
544         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
545                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
546         else
547                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
548
549         if (bp != NULL) {
550                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
551                 zio->io_bp_copy = *bp;
552                 zio->io_bp_orig = *bp;
553                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
554                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
555                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
556                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
557                         zio->io_logical = zio;
558                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
559                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
560         }
561
562         zio->io_spa = spa;
563         zio->io_txg = txg;
564         zio->io_done = done;
565         zio->io_private = private;
566         zio->io_type = type;
567         zio->io_priority = priority;
568         zio->io_vd = vd;
569         zio->io_offset = offset;
570         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
571         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
572         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
573         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
574         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
575
576         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
577         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
578
579         if (zb != NULL)
580                 zio->io_bookmark = *zb;
581
582         if (pio != NULL) {
583                 if (zio->io_logical == NULL)
584                         zio->io_logical = pio->io_logical;
585                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
586                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
587                 zio_add_child(pio, zio);
588         }
589
590         return (zio);
591 }
592
593 static void
594 zio_destroy(zio_t *zio)
595 {
596         list_destroy(&zio->io_parent_list);
597         list_destroy(&zio->io_child_list);
598         mutex_destroy(&zio->io_lock);
599         cv_destroy(&zio->io_cv);
600         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
601 }
602
603 zio_t *
604 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
605     void *private, enum zio_flag flags)
606 {
607         zio_t *zio;
608
609         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
610             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
611             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
612
613         return (zio);
614 }
615
616 zio_t *
617 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
618 {
619         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
620 }
621
622 zio_t *
623 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
624     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
625     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
626 {
627         zio_t *zio;
628
629         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
630             data, size, done, private,
631             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
632             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
633             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
634
635         return (zio);
636 }
637
638 zio_t *
639 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
640     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
641     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
642     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
643 {
644         zio_t *zio;
645
646         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
647             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
648             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
649             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
650             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
651             zp->zp_level < 32 &&
652             zp->zp_copies > 0 &&
653             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa) &&
654             zp->zp_dedup <= 1 &&
655             zp->zp_dedup_verify <= 1);
656
657         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
658             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
659             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
660             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
661
662         zio->io_ready = ready;
663         zio->io_prop = *zp;
664
665         return (zio);
666 }
667
668 zio_t *
669 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
670     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
671     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
672 {
673         zio_t *zio;
674
675         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
676             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
677             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
678
679         return (zio);
680 }
681
682 void
683 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies)
684 {
685         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
686         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
687         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
688         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
689
690         zio->io_prop.zp_copies = copies;
691         zio->io_bp_override = bp;
692 }
693
694 void
695 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
696 {
697         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
698 }
699
700 zio_t *
701 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
702     enum zio_flag flags)
703 {
704         zio_t *zio;
705
706         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
707             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
708
709         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
710         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
711         ASSERT(spa_sync_pass(spa) <= SYNC_PASS_DEFERRED_FREE);
712
713         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
714             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
715             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
716
717         return (zio);
718 }
719
720 zio_t *
721 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
722     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
723 {
724         zio_t *zio;
725
726         /*
727          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
728          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
729          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
730          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
731          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
732          * so that the SPA knows they're in use.
733          *
734          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
735          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
736          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
737          */
738         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
739         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
740         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
741
742         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
743             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
744             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
745
746         return (zio);
747 }
748
749 zio_t *
750 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
751     zio_done_func_t *done, void *private, int priority, enum zio_flag flags)
752 {
753         zio_t *zio;
754         int c;
755
756         if (vd->vdev_children == 0) {
757                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
758                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, 0, NULL,
759                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
760
761                 zio->io_cmd = cmd;
762         } else {
763                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
764
765                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
766                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
767                             done, private, priority, flags));
768         }
769
770         return (zio);
771 }
772
773 zio_t *
774 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
775     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
776     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
777 {
778         zio_t *zio;
779
780         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
781         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
782             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
783         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
784
785         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
786             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
787             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
788
789         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
790
791         return (zio);
792 }
793
794 zio_t *
795 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
796     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
797     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
798 {
799         zio_t *zio;
800
801         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
802         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
803             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
804         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
805
806         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
807             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
808             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
809
810         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
811
812         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
813                 /*
814                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
815                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
816                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
817                  * being written to multiple places in parallel.
818                  */
819                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
820                 bcopy(data, wbuf, size);
821                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
822         }
823
824         return (zio);
825 }
826
827 /*
828  * Create a child I/O to do some work for us.
829  */
830 zio_t *
831 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
832         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
833         zio_done_func_t *done, void *private)
834 {
835         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
836         zio_t *zio;
837
838         ASSERT(vd->vdev_parent ==
839             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
840
841         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
842                 /*
843                  * If we have the bp, then the child should perform the
844                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
845                  * detection as close to the leaves as possible and
846                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
847                  */
848                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
849                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
850         }
851
852         if (vd->vdev_children == 0)
853                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
854
855         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
856
857         /*
858          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
859          * even if the original read was.
860          */
861         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
862                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
863
864         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
865             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
866             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
867
868         return (zio);
869 }
870
871 zio_t *
872 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
873         int type, int priority, enum zio_flag flags,
874         zio_done_func_t *done, void *private)
875 {
876         zio_t *zio;
877
878         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
879
880         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
881             data, size, done, private, type, priority,
882             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
883             vd, offset, NULL,
884             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
885
886         return (zio);
887 }
888
889 void
890 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
891 {
892         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
893             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
894             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
895 }
896
897 void
898 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
899 {
900         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
901         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
902         ASSERT(size <= zio->io_size);
903
904         /*
905          * We don't shrink for raidz because of problems with the
906          * reconstruction when reading back less than the block size.
907          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
908          */
909         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
910         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
911                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
912 }
913
914 /*
915  * ==========================================================================
916  * Prepare to read and write logical blocks
917  * ==========================================================================
918  */
919
920 static int
921 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
922 {
923         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
924
925         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
926             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
927             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
928                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
929                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
930
931                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
932         }
933
934         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
935                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
936
937         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
938                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
939
940         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
941                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
942
943         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
944 }
945
946 static int
947 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
948 {
949         spa_t *spa = zio->io_spa;
950         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
951         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
952         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
953         uint64_t lsize = zio->io_size;
954         uint64_t psize = lsize;
955         int pass = 1;
956
957         /*
958          * If our children haven't all reached the ready stage,
959          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
960          */
961         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
962             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
963                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
964
965         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
966                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
967
968         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
969
970         if (zio->io_bp_override) {
971                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
972                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
973
974                 *bp = *zio->io_bp_override;
975                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
976
977                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
978                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
979
980                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
981                     zp->zp_dedup_verify);
982
983                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
984                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
985                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
986                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
987                 }
988                 zio->io_bp_override = NULL;
989                 BP_ZERO(bp);
990         }
991
992         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
993                 /*
994                  * We're rewriting an existing block, which means we're
995                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
996                  * converge, it must eventually be the case that we don't
997                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
998                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
999                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1000                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1001                  */
1002                 pass = spa_sync_pass(spa);
1003
1004                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1005                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1006                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1007
1008                 if (pass > SYNC_PASS_DONT_COMPRESS)
1009                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1010
1011                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1012                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1013                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1014         }
1015
1016         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1017                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1018                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1019                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1020                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1021                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1022                 } else {
1023                         ASSERT(psize < lsize);
1024                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1025                 }
1026         }
1027
1028         /*
1029          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1030          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1031          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1032          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1033          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1034          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1035          */
1036         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1037             pass > SYNC_PASS_REWRITE) {
1038                 ASSERT(psize != 0);
1039                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1040                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1041                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1042         } else {
1043                 BP_ZERO(bp);
1044                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1045         }
1046
1047         if (psize == 0) {
1048                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1049         } else {
1050                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1051                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1052                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1053                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1054                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1055                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1056                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1057                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1058                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1059                 if (zp->zp_dedup) {
1060                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1061                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1062                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1063                 }
1064         }
1065
1066         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1067 }
1068
1069 static int
1070 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1071 {
1072         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1073
1074         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1075                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1076                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1077         }
1078
1079         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * ==========================================================================
1084  * Execute the I/O pipeline
1085  * ==========================================================================
1086  */
1087
1088 static void
1089 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
1090 {
1091         spa_t *spa = zio->io_spa;
1092         zio_type_t t = zio->io_type;
1093         int flags = TQ_SLEEP | (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1094
1095         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1096
1097         /*
1098          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1099          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1100          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1101          */
1102         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1103                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1104
1105         /*
1106          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1107          */
1108         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1109                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1110
1111         /*
1112          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
1113          */
1114         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1115             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
1116                 q++;
1117
1118         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1119 #ifdef _KERNEL
1120         (void) taskq_dispatch_safe(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1121             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_task);
1122 #else
1123         (void) taskq_dispatch(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1124             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags);
1125 #endif
1126 }
1127
1128 static boolean_t
1129 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
1130 {
1131         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1132         spa_t *spa = zio->io_spa;
1133
1134         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
1135                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
1136                         return (B_TRUE);
1137
1138         return (B_FALSE);
1139 }
1140
1141 static int
1142 zio_issue_async(zio_t *zio)
1143 {
1144         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1145
1146         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1147 }
1148
1149 void
1150 zio_interrupt(zio_t *zio)
1151 {
1152         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1153 }
1154
1155 /*
1156  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1157  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
1158  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
1159  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
1160  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
1161  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
1162  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
1163  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait().
1164  *
1165  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1166  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1167  */
1168 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1169
1170 void
1171 zio_execute(zio_t *zio)
1172 {
1173         zio->io_executor = curthread;
1174
1175         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1176                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1177                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1178                 int rv;
1179
1180                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1181                 ASSERT(ISP2(stage));
1182                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1183
1184                 do {
1185                         stage <<= 1;
1186                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1187
1188                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1189
1190                 /*
1191                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1192                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1193                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1194                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1195                  *
1196                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1197                  * be sent to disk promptly.
1198                  */
1199                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1200                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1201                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1202                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1203                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1204                         return;
1205                 }
1206
1207                 zio->io_stage = stage;
1208                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1209
1210                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1211                         return;
1212
1213                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1214         }
1215 }
1216
1217 /*
1218  * ==========================================================================
1219  * Initiate I/O, either sync or async
1220  * ==========================================================================
1221  */
1222 int
1223 zio_wait(zio_t *zio)
1224 {
1225         int error;
1226
1227         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1228         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1229
1230         zio->io_waiter = curthread;
1231
1232         zio_execute(zio);
1233
1234         mutex_enter(&zio->io_lock);
1235         while (zio->io_executor != NULL)
1236                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1237         mutex_exit(&zio->io_lock);
1238
1239         error = zio->io_error;
1240         zio_destroy(zio);
1241
1242         return (error);
1243 }
1244
1245 void
1246 zio_nowait(zio_t *zio)
1247 {
1248         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1249
1250         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1251             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1252                 /*
1253                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1254                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1255                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1256                  */
1257                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1258
1259                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1260         }
1261
1262         zio_execute(zio);
1263 }
1264
1265 /*
1266  * ==========================================================================
1267  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1268  * ==========================================================================
1269  */
1270
1271 static void
1272 zio_reexecute(zio_t *pio)
1273 {
1274         zio_t *cio, *cio_next;
1275
1276         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1277         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1278         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1279         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1280
1281         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1282         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1283         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1284         pio->io_reexecute = 0;
1285         pio->io_error = 0;
1286         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1287                 pio->io_state[w] = 0;
1288         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1289                 pio->io_child_error[c] = 0;
1290
1291         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1292                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1293
1294         /*
1295          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1296          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1297          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1298          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1299          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1300          */
1301         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1302                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1303                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1304                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1305                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1306                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1307                 zio_reexecute(cio);
1308         }
1309
1310         /*
1311          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1312          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1313          * responsibility of the caller to wait on him.
1314          */
1315         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1316                 zio_execute(pio);
1317 }
1318
1319 void
1320 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1321 {
1322         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1323                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1324                     "failure and the failure mode property for this pool "
1325                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1326
1327         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1328
1329         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1330
1331         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1332                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1333                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1334                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1335
1336         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1337
1338         if (zio != NULL) {
1339                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1340                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1341                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1342                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1343                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1344                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1345         }
1346
1347         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1348 }
1349
1350 int
1351 zio_resume(spa_t *spa)
1352 {
1353         zio_t *pio;
1354
1355         /*
1356          * Reexecute all previously suspended i/o.
1357          */
1358         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1359         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1360         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1361         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1362         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1363         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1364
1365         if (pio == NULL)
1366                 return (0);
1367
1368         zio_reexecute(pio);
1369         return (zio_wait(pio));
1370 }
1371
1372 void
1373 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1374 {
1375         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1376         while (spa_suspended(spa))
1377                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1378         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1379 }
1380
1381 /*
1382  * ==========================================================================
1383  * Gang blocks.
1384  *
1385  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1386  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1387  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1388  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1389  * block from smaller fragments.
1390  *
1391  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1392  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1393  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1394  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1395  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1396  *
1397  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1398  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1399  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1400  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1401  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1402  *
1403  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1404  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1405  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1406  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1407  *
1408  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1409  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1410  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1411  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1412  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1413  * bps for every constituent of the gang block.
1414  *
1415  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1416  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1417  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1418  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1419  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1420  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1421  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1422  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1423  * gang header's blk_cksum as described above.
1424  *
1425  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1426  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1427  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1428  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1429  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1430  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1431  *
1432  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1433  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1434  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1435  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1436  *
1437  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1438  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1439  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1440  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1441  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1442  *
1443  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1444  * ==========================================================================
1445  */
1446
1447 static zio_t *
1448 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1449 {
1450         if (gn != NULL)
1451                 return (pio);
1452
1453         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1454             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1455             &pio->io_bookmark));
1456 }
1457
1458 zio_t *
1459 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1460 {
1461         zio_t *zio;
1462
1463         if (gn != NULL) {
1464                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1465                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1466                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1467                 /*
1468                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1469                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1470                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1471                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1472                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1473                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1474                  * this is just good hygiene.)
1475                  */
1476                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1477                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1478                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1479                 }
1480                 /*
1481                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1482                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1483                  */
1484                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1485                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1486         } else {
1487                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1488                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1489                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1490         }
1491
1492         return (zio);
1493 }
1494
1495 /* ARGSUSED */
1496 zio_t *
1497 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1498 {
1499         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1500             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1501 }
1502
1503 /* ARGSUSED */
1504 zio_t *
1505 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1506 {
1507         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1508             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1509 }
1510
1511 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1512         NULL,
1513         zio_read_gang,
1514         zio_rewrite_gang,
1515         zio_free_gang,
1516         zio_claim_gang,
1517         NULL
1518 };
1519
1520 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1521
1522 static zio_gang_node_t *
1523 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1524 {
1525         zio_gang_node_t *gn;
1526
1527         ASSERT(*gnpp == NULL);
1528
1529         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1530         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1531         *gnpp = gn;
1532
1533         return (gn);
1534 }
1535
1536 static void
1537 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1538 {
1539         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1540
1541         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1542                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1543
1544         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1545         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1546         *gnpp = NULL;
1547 }
1548
1549 static void
1550 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1551 {
1552         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1553
1554         if (gn == NULL)
1555                 return;
1556
1557         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1558                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1559
1560         zio_gang_node_free(gnpp);
1561 }
1562
1563 static void
1564 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1565 {
1566         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1567
1568         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1569         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1570
1571         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1572             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1573             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1574 }
1575
1576 static void
1577 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1578 {
1579         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1580         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1581         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1582
1583         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1584         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1585
1586         if (zio->io_error)
1587                 return;
1588
1589         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1590                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1591
1592         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1593         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1594         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1595
1596         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1597                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1598                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1599                         continue;
1600                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1601         }
1602 }
1603
1604 static void
1605 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1606 {
1607         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1608         zio_t *zio;
1609
1610         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1611         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1612         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1613
1614         /*
1615          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1616          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1617          */
1618         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1619
1620         if (gn != NULL) {
1621                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1622
1623                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1624                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1625                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1626                                 continue;
1627                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1628                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1629                 }
1630         }
1631
1632         if (gn == gio->io_gang_tree)
1633                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1634
1635         if (zio != pio)
1636                 zio_nowait(zio);
1637 }
1638
1639 static int
1640 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1641 {
1642         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1643
1644         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1645         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1646
1647         zio->io_gang_leader = zio;
1648
1649         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1650
1651         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1652 }
1653
1654 static int
1655 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1656 {
1657         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1658
1659         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1660                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1661
1662         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1663         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1664
1665         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1666                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1667         else
1668                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1669
1670         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1671
1672         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1673 }
1674
1675 static void
1676 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1677 {
1678         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1679         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1680         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1681         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1682         uint64_t asize;
1683
1684         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1685                 return;
1686
1687         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1688
1689         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1690         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1691         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1692         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1693         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1694
1695         mutex_enter(&pio->io_lock);
1696         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1697                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1698                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1699                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1700                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1701         }
1702         mutex_exit(&pio->io_lock);
1703 }
1704
1705 static int
1706 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1707 {
1708         spa_t *spa = pio->io_spa;
1709         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1710         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1711         zio_t *zio;
1712         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1713         zio_gbh_phys_t *gbh;
1714         uint64_t txg = pio->io_txg;
1715         uint64_t resid = pio->io_size;
1716         uint64_t lsize;
1717         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1718         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1719         zio_prop_t zp;
1720         int error;
1721
1722         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1723             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1724             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1725         if (error) {
1726                 pio->io_error = error;
1727                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1728         }
1729
1730         if (pio == gio) {
1731                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1732         } else {
1733                 gnpp = pio->io_private;
1734                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1735         }
1736
1737         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1738         gbh = gn->gn_gbh;
1739         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1740
1741         /*
1742          * Create the gang header.
1743          */
1744         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1745             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1746
1747         /*
1748          * Create and nowait the gang children.
1749          */
1750         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1751                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1752                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1753                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1754
1755                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1756                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1757                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1758                 zp.zp_level = 0;
1759                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1760                 zp.zp_dedup = 0;
1761                 zp.zp_dedup_verify = 0;
1762
1763                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1764                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1765                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1766                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1767                     &pio->io_bookmark));
1768         }
1769
1770         /*
1771          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1772          */
1773         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1774
1775         zio_nowait(zio);
1776
1777         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1778 }
1779
1780 /*
1781  * ==========================================================================
1782  * Dedup
1783  * ==========================================================================
1784  */
1785 static void
1786 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1787 {
1788         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1789         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1790         ddt_phys_t *ddp;
1791         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1792
1793         mutex_enter(&pio->io_lock);
1794         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1795         if (zio->io_error == 0)
1796                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1797         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1798                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1799         else
1800                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1801         mutex_exit(&pio->io_lock);
1802 }
1803
1804 static int
1805 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1806 {
1807         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1808
1809         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1810         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1811         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1812
1813         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1814                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1815                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1816                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1817                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1818                 blkptr_t blk;
1819
1820                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1821                 zio->io_vsd = dde;
1822
1823                 if (ddp_self == NULL)
1824                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1825
1826                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1827                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1828                                 continue;
1829                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1830                             &blk);
1831                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1832                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1833                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1834                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1835                             &zio->io_bookmark));
1836                 }
1837                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1838         }
1839
1840         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1841             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1842             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
1843
1844         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1845 }
1846
1847 static int
1848 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
1849 {
1850         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1851
1852         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
1853                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1854
1855         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1856         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1857         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1858
1859         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1860                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1861                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
1862                 if (ddt == NULL) {
1863                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
1864                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1865                 }
1866                 if (dde == NULL) {
1867                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
1868                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1869                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1870                 }
1871                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
1872                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
1873                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
1874                 }
1875                 ddt_repair_done(ddt, dde);
1876                 zio->io_vsd = NULL;
1877         }
1878
1879         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1880
1881         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1882 }
1883
1884 static boolean_t
1885 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
1886 {
1887         spa_t *spa = zio->io_spa;
1888
1889         /*
1890          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
1891          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
1892          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
1893          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
1894          */
1895         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
1896                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
1897
1898                 if (lio != NULL) {
1899                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
1900                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
1901                             zio->io_orig_size) != 0);
1902                 }
1903         }
1904
1905         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
1906                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
1907
1908                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
1909                         arc_buf_t *abuf = NULL;
1910                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
1911                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
1912                         int error;
1913
1914                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
1915
1916                         ddt_exit(ddt);
1917
1918                         error = arc_read_nolock(NULL, spa, &blk,
1919                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
1920                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
1921                             &aflags, &zio->io_bookmark);
1922
1923                         if (error == 0) {
1924                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
1925                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
1926                                     zio->io_orig_size) != 0)
1927                                         error = EEXIST;
1928                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf) == 1);
1929                         }
1930
1931                         ddt_enter(ddt);
1932                         return (error != 0);
1933                 }
1934         }
1935
1936         return (B_FALSE);
1937 }
1938
1939 static void
1940 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
1941 {
1942         int p = zio->io_prop.zp_copies;
1943         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
1944         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1945         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
1946         zio_t *pio;
1947
1948         if (zio->io_error)
1949                 return;
1950
1951         ddt_enter(ddt);
1952
1953         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
1954
1955         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
1956
1957         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
1958                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
1959
1960         ddt_exit(ddt);
1961 }
1962
1963 static void
1964 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
1965 {
1966         int p = zio->io_prop.zp_copies;
1967         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
1968         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1969         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
1970
1971         ddt_enter(ddt);
1972
1973         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
1974         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
1975         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
1976
1977         if (zio->io_error == 0) {
1978                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
1979                         ddt_phys_addref(ddp);
1980         } else {
1981                 ddt_phys_clear(ddp);
1982         }
1983
1984         ddt_exit(ddt);
1985 }
1986
1987 static void
1988 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
1989 {
1990         int p = DDT_PHYS_DITTO;
1991         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1992         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1993         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1994         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1995         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
1996         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
1997
1998         ddt_enter(ddt);
1999
2000         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2001         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2002         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2003
2004         if (zio->io_error == 0) {
2005                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2006                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2007                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2008                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2009                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2010                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2011         }
2012
2013         ddt_exit(ddt);
2014 }
2015
2016 static int
2017 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2018 {
2019         spa_t *spa = zio->io_spa;
2020         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2021         uint64_t txg = zio->io_txg;
2022         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2023         int p = zp->zp_copies;
2024         int ditto_copies;
2025         zio_t *cio = NULL;
2026         zio_t *dio = NULL;
2027         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2028         ddt_entry_t *dde;
2029         ddt_phys_t *ddp;
2030
2031         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2032         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2033         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2034
2035         ddt_enter(ddt);
2036         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2037         ddp = &dde->dde_phys[p];
2038
2039         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2040                 /*
2041                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2042                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2043                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2044                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2045                  */
2046                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2047                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2048                         zio_pop_transforms(zio);
2049                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2050                         BP_ZERO(bp);
2051                 } else {
2052                         zp->zp_dedup = 0;
2053                 }
2054                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2055                 ddt_exit(ddt);
2056                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2057         }
2058
2059         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2060         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2061
2062         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2063             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2064                 zio_prop_t czp = *zp;
2065
2066                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2067
2068                 /*
2069                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2070                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2071                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2072                  * This is safe, because using the override bp is just an
2073                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2074                  */
2075                 if (zio->io_bp_override) {
2076                         zio_pop_transforms(zio);
2077                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2078                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2079                         zio->io_bp_override = NULL;
2080                         BP_ZERO(bp);
2081                         ddt_exit(ddt);
2082                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2083                 }
2084
2085                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2086                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2087                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2088                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2089
2090                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2091                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2092         }
2093
2094         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2095                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2096                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2097                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2098                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2099                 else
2100                         ddt_phys_addref(ddp);
2101         } else if (zio->io_bp_override) {
2102                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2103                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2104                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2105                 ddt_phys_addref(ddp);
2106         } else {
2107                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2108                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2109                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2110                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2111
2112                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2113                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2114         }
2115
2116         ddt_exit(ddt);
2117
2118         if (cio)
2119                 zio_nowait(cio);
2120         if (dio)
2121                 zio_nowait(dio);
2122
2123         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2124 }
2125
2126 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2127
2128 static int
2129 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2130 {
2131         spa_t *spa = zio->io_spa;
2132         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2133         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2134         ddt_entry_t *dde;
2135         ddt_phys_t *ddp;
2136
2137         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2138         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2139
2140         ddt_enter(ddt);
2141         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2142         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2143         ddt_phys_decref(ddp);
2144         ddt_exit(ddt);
2145
2146         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2147 }
2148
2149 /*
2150  * ==========================================================================
2151  * Allocate and free blocks
2152  * ==========================================================================
2153  */
2154 static int
2155 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2156 {
2157         spa_t *spa = zio->io_spa;
2158         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2159         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2160         int error;
2161         int flags = 0;
2162
2163         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2164                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2165                 zio->io_gang_leader = zio;
2166         }
2167
2168         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2169         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2170         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2171         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2172         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2173
2174         /*
2175          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2176          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2177          * the "fast" gang feature.
2178          */
2179         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2180         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2181             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2182         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2183             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2184
2185         if (error) {
2186                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2187                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2188                     error);
2189                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2190                         return (zio_write_gang_block(zio));
2191                 zio->io_error = error;
2192         }
2193
2194         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2195 }
2196
2197 static int
2198 zio_dva_free(zio_t *zio)
2199 {
2200         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2201
2202         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2203 }
2204
2205 static int
2206 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2207 {
2208         int error;
2209
2210         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2211         if (error)
2212                 zio->io_error = error;
2213
2214         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2215 }
2216
2217 /*
2218  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2219  * and we want to give back the block we just allocated.
2220  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2221  */
2222 static void
2223 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2224 {
2225         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2226         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2227
2228         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2229                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2230
2231         if (gn != NULL) {
2232                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2233                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2234                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2235                 }
2236         }
2237 }
2238
2239 /*
2240  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2241  */
2242 int
2243 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2244     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2245 {
2246         int error = 1;
2247
2248         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2249
2250         /*
2251          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2252          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2253          * when allocating them.
2254          */
2255         if (use_slog) {
2256                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2257                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2258                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2259         }
2260
2261         if (error) {
2262                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2263                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2264                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2265         }
2266
2267         if (error == 0) {
2268                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2269                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2270                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2271                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2272                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2273                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2274                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2275                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2276                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2277                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2278         }
2279
2280         return (error);
2281 }
2282
2283 /*
2284  * Free an intent log block.
2285  */
2286 void
2287 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2288 {
2289         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2290         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2291
2292         zio_free(spa, txg, bp);
2293 }
2294
2295 /*
2296  * ==========================================================================
2297  * Read and write to physical devices
2298  * ==========================================================================
2299  */
2300 static int
2301 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2302 {
2303         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2304         uint64_t align;
2305         spa_t *spa = zio->io_spa;
2306
2307         ASSERT(zio->io_error == 0);
2308         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2309
2310         if (vd == NULL) {
2311                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2312                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2313
2314                 /*
2315                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2316                  */
2317                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2318         }
2319
2320         /*
2321          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2322          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2323          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2324          * characteristics:
2325          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2326          *      - any reads of user data
2327          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2328          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2329          */
2330         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2331             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2332             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2333             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2334                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2335                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2336                 if (old != new)
2337                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2338         }
2339
2340         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2341
2342         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2343                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2344                 char *abuf = zio_buf_alloc(asize);
2345                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2346                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2347                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2348                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2349                 }
2350                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
2351         }
2352
2353         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2354         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2355         VERIFY(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || spa_writeable(spa));
2356
2357         /*
2358          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2359          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2360          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2361          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2362          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2363          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2364          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2365          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2366          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2367          * The same logic applies to any form of nested replication:
2368          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2369          */
2370         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2371             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2372             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2373             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2374                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2375                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2376                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2377         }
2378
2379         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2380             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2381
2382                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2383                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2384
2385                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2386                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2387
2388                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2389                         zio->io_error = ENXIO;
2390                         zio_interrupt(zio);
2391                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2392                 }
2393         }
2394
2395         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2396 }
2397
2398 static int
2399 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2400 {
2401         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2402         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2403         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2404
2405         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2406                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2407
2408         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2409
2410         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2411
2412                 vdev_queue_io_done(zio);
2413
2414                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2415                         vdev_cache_write(zio);
2416
2417                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2418                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2419                             zio, EIO);
2420
2421                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2422                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2423
2424                 if (zio->io_error) {
2425                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2426                                 zio->io_error = ENXIO;
2427                         } else {
2428                                 unexpected_error = B_TRUE;
2429                         }
2430                 }
2431         }
2432
2433         ops->vdev_op_io_done(zio);
2434
2435         if (unexpected_error)
2436                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2437
2438         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2439 }
2440
2441 /*
2442  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2443  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2444  */
2445 static void
2446 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2447     const void *good_buf)
2448 {
2449         /* no processing needed */
2450         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2451 }
2452
2453 /*ARGSUSED*/
2454 void
2455 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2456 {
2457         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2458
2459         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2460
2461         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2462         zcr->zcr_cbdata = buf;
2463         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2464         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2465 }
2466
2467 static int
2468 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2469 {
2470         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2471
2472         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2473                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2474
2475         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2476                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2477
2478         if (zio->io_vsd != NULL) {
2479                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2480                 zio->io_vsd = NULL;
2481         }
2482
2483         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2484                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2485
2486         /*
2487          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2488          *
2489          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2490          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2491          */
2492         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2493             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2494                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2495                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2496                 zio->io_error = 0;
2497                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2498                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2499                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2500                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2501                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2502                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2503         }
2504
2505         /*
2506          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2507          * if the device is not accessible at all.
2508          */
2509         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2510             !vdev_accessible(vd, zio))
2511                 zio->io_error = ENXIO;
2512
2513         /*
2514          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2515          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2516          */
2517         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2518             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
2519                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2520
2521         if (zio->io_error)
2522                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2523
2524         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2525 }
2526
2527 void
2528 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2529 {
2530         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2531         ASSERT(zio->io_error == 0);
2532
2533         zio->io_stage >>= 1;
2534 }
2535
2536 void
2537 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2538 {
2539         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2540
2541         zio->io_stage >>= 1;
2542 }
2543
2544 void
2545 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2546 {
2547         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2548         ASSERT(zio->io_error == 0);
2549
2550         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2551         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2552 }
2553
2554 /*
2555  * ==========================================================================
2556  * Generate and verify checksums
2557  * ==========================================================================
2558  */
2559 static int
2560 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2561 {
2562         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2563         enum zio_checksum checksum;
2564
2565         if (bp == NULL) {
2566                 /*
2567                  * This is zio_write_phys().
2568                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2569                  */
2570                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2571
2572                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2573                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2574
2575                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2576         } else {
2577                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2578                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2579                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2580                 } else {
2581                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2582                 }
2583         }
2584
2585         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2586
2587         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2588 }
2589
2590 static int
2591 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2592 {
2593         zio_bad_cksum_t info;
2594         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2595         int error;
2596
2597         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2598
2599         if (bp == NULL) {
2600                 /*
2601                  * This is zio_read_phys().
2602                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2603                  */
2604                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2605                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2606
2607                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2608         }
2609
2610         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2611                 zio->io_error = error;
2612                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2613                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2614                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2615                             zio->io_size, NULL, &info);
2616                 }
2617         }
2618
2619         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2620 }
2621
2622 /*
2623  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2624  */
2625 void
2626 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2627 {
2628         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2629 }
2630
2631 /*
2632  * ==========================================================================
2633  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2634  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2635  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2636  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2637  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2638  * ==========================================================================
2639  */
2640 int
2641 zio_worst_error(int e1, int e2)
2642 {
2643         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2644         int r1, r2;
2645
2646         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2647                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2648                         break;
2649
2650         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2651                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2652                         break;
2653
2654         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2655 }
2656
2657 /*
2658  * ==========================================================================
2659  * I/O completion
2660  * ==========================================================================
2661  */
2662 static int
2663 zio_ready(zio_t *zio)
2664 {
2665         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2666         zio_t *pio, *pio_next;
2667
2668         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2669             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2670                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2671
2672         if (zio->io_ready) {
2673                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2674                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2675                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2676
2677                 zio->io_ready(zio);
2678         }
2679
2680         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2681                 zio->io_bp_copy = *bp;
2682
2683         if (zio->io_error)
2684                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2685
2686         mutex_enter(&zio->io_lock);
2687         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2688         pio = zio_walk_parents(zio);
2689         mutex_exit(&zio->io_lock);
2690
2691         /*
2692          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2693          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2694          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2695          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2696          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2697          */
2698         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2699                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2700                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2701         }
2702
2703         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2704                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2705                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2706                 } else {
2707                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2708                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2709                 }
2710         }
2711
2712         if (zio_injection_enabled &&
2713             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2714                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2715
2716         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2717 }
2718
2719 static int
2720 zio_done(zio_t *zio)
2721 {
2722         spa_t *spa = zio->io_spa;
2723         zio_t *lio = zio->io_logical;
2724         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2725         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2726         uint64_t psize = zio->io_size;
2727         zio_t *pio, *pio_next;
2728
2729         /*
2730          * If our children haven't all completed,
2731          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2732          */
2733         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2734             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2735             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2736             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2737                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2738
2739         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2740                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2741                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2742
2743         if (bp != NULL) {
2744                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2745                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2746                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2747                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2748                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2749                     zio->io_bp_override == NULL &&
2750                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2751                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2752                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2753                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2754                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2755                 }
2756         }
2757
2758         /*
2759          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2760          */
2761         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2762         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2763         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2764
2765         /*
2766          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2767          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2768          */
2769         if (zio->io_error == 0) {
2770                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2771                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2772                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2773                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2774                         char *abuf = zio->io_data;
2775
2776                         if (asize != psize) {
2777                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2778                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2779                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2780                         }
2781
2782                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2783                         zcr->zcr_next = NULL;
2784                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2785                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2786
2787                         if (asize != psize)
2788                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2789                 }
2790         }
2791
2792         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2793
2794         vdev_stat_update(zio, psize);
2795
2796         if (zio->io_error) {
2797                 /*
2798                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2799                  * generate an error message describing the I/O failure
2800                  * at the block level.  We ignore these errors if the
2801                  * device is currently unavailable.
2802                  */
2803                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
2804                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
2805
2806                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
2807                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
2808                     zio == lio) {
2809                         /*
2810                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
2811                          * error and generate a logical data ereport.
2812                          */
2813                         spa_log_error(spa, zio);
2814                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
2815                             0, 0);
2816                 }
2817         }
2818
2819         if (zio->io_error && zio == lio) {
2820                 /*
2821                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
2822                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
2823                  */
2824                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
2825                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2826
2827                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
2828                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
2829                         if (zio->io_error != ENOSPC)
2830                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
2831                         else
2832                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2833                 }
2834
2835                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2836                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
2837                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
2838                     zio->io_error == ENXIO &&
2839                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
2840                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
2841                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2842
2843                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
2844                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2845
2846                 /*
2847                  * Here is a possibly good place to attempt to do
2848                  * either combinatorial reconstruction or error correction
2849                  * based on checksums.  It also might be a good place
2850                  * to send out preliminary ereports before we suspend
2851                  * processing.
2852                  */
2853         }
2854
2855         /*
2856          * If there were logical child errors, they apply to us now.
2857          * We defer this until now to avoid conflating logical child
2858          * errors with errors that happened to the zio itself when
2859          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
2860          */
2861         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
2862
2863         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
2864             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
2865             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE))
2866                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
2867
2868         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2869
2870         /*
2871          * Godfather I/Os should never suspend.
2872          */
2873         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
2874             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
2875                 zio->io_reexecute = 0;
2876
2877         if (zio->io_reexecute) {
2878                 /*
2879                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
2880                  *
2881                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
2882                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
2883                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
2884                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
2885                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
2886                  *
2887                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
2888                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
2889                  * parents not executing until children are ready.
2890                  */
2891                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2892
2893                 zio->io_gang_leader = NULL;
2894
2895                 mutex_enter(&zio->io_lock);
2896                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
2897                 mutex_exit(&zio->io_lock);
2898
2899                 /*
2900                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
2901                  * not a true parent to them. It will track them through
2902                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
2903                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
2904                  * I/O to return status without blocking.
2905                  */
2906                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
2907                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
2908                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
2909
2910                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
2911                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
2912                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
2913                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2914                         }
2915                 }
2916
2917                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
2918                         /*
2919                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
2920                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
2921                          * upward since we haven't permanently failed yet.
2922                          */
2923                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
2924                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
2925                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2926                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
2927                         /*
2928                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
2929                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
2930                          */
2931                         zio_suspend(spa, zio);
2932                 } else {
2933                         /*
2934                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
2935                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
2936                          */
2937 #ifdef _KERNEL
2938                         (void) taskq_dispatch_safe(
2939                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
2940                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP,
2941                             &zio->io_task);
2942 #else
2943                         (void) taskq_dispatch(
2944                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
2945                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
2946 #endif
2947                 }
2948                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2949         }
2950
2951         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2952         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
2953         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
2954
2955         /*
2956          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
2957          */
2958         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2959                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2960                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2961                 zcr->zcr_next = NULL;
2962                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
2963                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2964         }
2965
2966         /*
2967          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
2968          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
2969          * such, cannot acquire any new parents.
2970          */
2971         if (zio->io_done)
2972                 zio->io_done(zio);
2973
2974         mutex_enter(&zio->io_lock);
2975         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
2976         mutex_exit(&zio->io_lock);
2977
2978         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
2979                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
2980                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2981                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
2982                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2983         }
2984
2985         if (zio->io_waiter != NULL) {
2986                 mutex_enter(&zio->io_lock);
2987                 zio->io_executor = NULL;
2988                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
2989                 mutex_exit(&zio->io_lock);
2990         } else {
2991                 zio_destroy(zio);
2992         }
2993
2994         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2995 }
2996
2997 /*
2998  * ==========================================================================
2999  * I/O pipeline definition
3000  * ==========================================================================
3001  */
3002 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3003         NULL,
3004         zio_read_bp_init,
3005         zio_free_bp_init,
3006         zio_issue_async,
3007         zio_write_bp_init,
3008         zio_checksum_generate,
3009         zio_ddt_read_start,
3010         zio_ddt_read_done,
3011         zio_ddt_write,
3012         zio_ddt_free,
3013         zio_gang_assemble,
3014         zio_gang_issue,
3015         zio_dva_allocate,
3016         zio_dva_free,
3017         zio_dva_claim,
3018         zio_ready,
3019         zio_vdev_io_start,
3020         zio_vdev_io_done,
3021         zio_vdev_io_assess,
3022         zio_checksum_verify,
3023         zio_done
3024 };
3025
3026 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3027 boolean_t
3028 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3029     const zbookmark_t *zb2)
3030 {
3031         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3032
3033         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3034         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3035
3036         /*
3037          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3038          * everything else.
3039          */
3040         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3041                 return (B_TRUE);
3042
3043         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3044         if (dnp == NULL)
3045                 return (B_FALSE);
3046
3047         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3048             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3049
3050         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3051             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3052
3053         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3054                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3055                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3056                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3057         }
3058
3059         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3060                 return (B_TRUE);
3061         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3062                 return (B_FALSE);
3063         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3064                 return (B_FALSE);
3065         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3066 }