]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r318946: 8021 ARC buf data scatter-ization
[FreeBSD/FreeBSD.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) 2011, 2017 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/metaslab_impl.h>
45 #include <sys/abd.h>
46
47 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
48 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
49 #if defined(__amd64__)
50 static int zio_use_uma = 1;
51 #else
52 static int zio_use_uma = 0;
53 #endif
54 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
55     "Use uma(9) for ZIO allocations");
56 static int zio_exclude_metadata = 0;
57 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
58     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
59
60 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
61         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
62           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
63         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of successful TRIM requests" },
65         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
67         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
69 };
70
71 static kstat_t *zio_trim_ksp;
72
73 /*
74  * ==========================================================================
75  * I/O type descriptions
76  * ==========================================================================
77  */
78 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
79         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
80         "zio_ioctl"
81 };
82
83 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
84 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
85     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
86
87 /*
88  * ==========================================================================
89  * I/O kmem caches
90  * ==========================================================================
91  */
92 kmem_cache_t *zio_cache;
93 kmem_cache_t *zio_link_cache;
94 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
95 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
96
97 #ifdef _KERNEL
98 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
99 #endif
100
101 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
102 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
103
104 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
105         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
106 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
107 /*
108  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
109  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
110  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
111  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
112  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
113  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
114  * enough analysis has been done to determine optimal values.
115  *
116  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
117  * regular blocks are not deferred.
118  */
119 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
123 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
124     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
125 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
126 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
127     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
128
129 /*
130  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
131  * stage set or will have it later in its lifetime.
132  */
133 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
134
135 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
136
137 #ifdef illumos
138 #ifdef ZFS_DEBUG
139 int zio_buf_debug_limit = 16384;
140 #else
141 int zio_buf_debug_limit = 0;
142 #endif
143 #endif
144
145 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
146
147 void
148 zio_init(void)
149 {
150         size_t c;
151         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
152             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
153         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
154             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
155         if (!zio_use_uma)
156                 goto out;
157
158         /*
159          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
160          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
161          * for each quarter-power of 2.
162          */
163         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
164                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
165                 size_t p2 = size;
166                 size_t align = 0;
167                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
168
169                 while (!ISP2(p2))
170                         p2 &= p2 - 1;
171
172 #ifdef illumos
173 #ifndef _KERNEL
174                 /*
175                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
176                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
177                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
178                  * page with a watched buffer.
179                  */
180                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
181                         continue;
182 #endif
183 #endif /* illumos */
184                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
185                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
186                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
187                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
188                 }
189
190                 if (align != 0) {
191                         char name[36];
192                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
193                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
194                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
195
196                         /*
197                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
198                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
199                          * stored with the buffers.
200                          */
201                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
202                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
203                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
204                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
205                 }
206         }
207
208         while (--c != 0) {
209                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
210                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
211                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
212
213                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
216         }
217 out:
218
219         zio_inject_init();
220
221         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
222             KSTAT_TYPE_NAMED,
223             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
224             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
225
226         if (zio_trim_ksp != NULL) {
227                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
228                 kstat_install(zio_trim_ksp);
229         }
230 }
231
232 void
233 zio_fini(void)
234 {
235         size_t c;
236         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
237         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
238
239         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
240                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
241                         last_cache = zio_buf_cache[c];
242                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
243                 }
244                 zio_buf_cache[c] = NULL;
245
246                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
247                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
248                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
249                 }
250                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
251         }
252
253         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
254         kmem_cache_destroy(zio_cache);
255
256         zio_inject_fini();
257
258         if (zio_trim_ksp != NULL) {
259                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
260                 zio_trim_ksp = NULL;
261         }
262 }
263
264 /*
265  * ==========================================================================
266  * Allocate and free I/O buffers
267  * ==========================================================================
268  */
269
270 /*
271  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
272  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
273  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
274  * excess / transient data in-core during a crashdump.
275  */
276 void *
277 zio_buf_alloc(size_t size)
278 {
279         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
280         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
281
282         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
283
284         if (zio_use_uma)
285                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
286         else
287                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
288 }
289
290 /*
291  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
292  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
293  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
294  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
295  */
296 void *
297 zio_data_buf_alloc(size_t size)
298 {
299         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
300
301         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
302
303         if (zio_use_uma)
304                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
305         else
306                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
307 }
308
309 void
310 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
311 {
312         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
313
314         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
315
316         if (zio_use_uma)
317                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
318         else
319                 kmem_free(buf, size);
320 }
321
322 void
323 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
324 {
325         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
326
327         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
328
329         if (zio_use_uma)
330                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
331         else
332                 kmem_free(buf, size);
333 }
334
335 /*
336  * ==========================================================================
337  * Push and pop I/O transform buffers
338  * ==========================================================================
339  */
340 void
341 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
342     zio_transform_func_t *transform)
343 {
344         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
345
346         /*
347          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
348          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
349          */
350         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
351
352         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
353         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
354         zt->zt_bufsize = bufsize;
355         zt->zt_transform = transform;
356
357         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
358         zio->io_transform_stack = zt;
359
360         zio->io_abd = data;
361         zio->io_size = size;
362 }
363
364 void
365 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
366 {
367         zio_transform_t *zt;
368
369         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
370                 if (zt->zt_transform != NULL)
371                         zt->zt_transform(zio,
372                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
373
374                 if (zt->zt_bufsize != 0)
375                         abd_free(zio->io_abd);
376
377                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
378                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
379                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
380
381                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
382         }
383 }
384
385 /*
386  * ==========================================================================
387  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
388  * ==========================================================================
389  */
390 static void
391 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
392 {
393         ASSERT(zio->io_size > size);
394
395         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
396                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
397 }
398
399 static void
400 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
401 {
402         if (zio->io_error == 0) {
403                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
404                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
405                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
406                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
407
408                 if (ret != 0)
409                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
410         }
411 }
412
413 /*
414  * ==========================================================================
415  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
416  * ==========================================================================
417  */
418 zio_t *
419 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
420 {
421         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
422
423         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
424         if (*zl == NULL)
425                 return (NULL);
426
427         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
428         return ((*zl)->zl_parent);
429 }
430
431 zio_t *
432 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
433 {
434         list_t *cl = &pio->io_child_list;
435
436         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
437         if (*zl == NULL)
438                 return (NULL);
439
440         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
441         return ((*zl)->zl_child);
442 }
443
444 zio_t *
445 zio_unique_parent(zio_t *cio)
446 {
447         zio_link_t *zl = NULL;
448         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
449
450         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
451         return (pio);
452 }
453
454 void
455 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
456 {
457         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
458
459         /*
460          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
461          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
462          * Vdev I/Os can only have vdev children.
463          * The following ASSERT captures all of these constraints.
464          */
465         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
466
467         zl->zl_parent = pio;
468         zl->zl_child = cio;
469
470         mutex_enter(&cio->io_lock);
471         mutex_enter(&pio->io_lock);
472
473         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
474
475         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
476                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
477
478         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
479         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
480
481         pio->io_child_count++;
482         cio->io_parent_count++;
483
484         mutex_exit(&pio->io_lock);
485         mutex_exit(&cio->io_lock);
486 }
487
488 static void
489 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
490 {
491         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
492         ASSERT(zl->zl_child == cio);
493
494         mutex_enter(&cio->io_lock);
495         mutex_enter(&pio->io_lock);
496
497         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
498         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
499
500         pio->io_child_count--;
501         cio->io_parent_count--;
502
503         mutex_exit(&pio->io_lock);
504         mutex_exit(&cio->io_lock);
505
506         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
507 }
508
509 static boolean_t
510 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
511 {
512         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
513         boolean_t waiting = B_FALSE;
514
515         mutex_enter(&zio->io_lock);
516         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
517         if (*countp != 0) {
518                 zio->io_stage >>= 1;
519                 ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
520                 zio->io_stall = countp;
521                 waiting = B_TRUE;
522         }
523         mutex_exit(&zio->io_lock);
524
525         return (waiting);
526 }
527
528 static void
529 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
530 {
531         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
532         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
533
534         mutex_enter(&pio->io_lock);
535         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
536                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
537         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
538         ASSERT3U(*countp, >, 0);
539
540         (*countp)--;
541
542         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
543                 zio_taskq_type_t type =
544                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
545                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
546                 pio->io_stall = NULL;
547                 mutex_exit(&pio->io_lock);
548                 /*
549                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
550                  * the child can continue to make progress. This also
551                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
552                  * parent-child relationships.
553                  */
554                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
555         } else {
556                 mutex_exit(&pio->io_lock);
557         }
558 }
559
560 static void
561 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
562 {
563         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
564                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
565 }
566
567 int
568 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
569 {
570         const zio_t *z1 = x1;
571         const zio_t *z2 = x2;
572
573         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
574                 return (-1);
575         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
576                 return (1);
577
578         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
579                 return (-1);
580         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
581                 return (1);
582
583         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
584                 return (-1);
585         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
586                 return (1);
587
588         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
589                 return (-1);
590         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
591                 return (1);
592
593         if (z1 < z2)
594                 return (-1);
595         if (z1 > z2)
596                 return (1);
597
598         return (0);
599 }
600
601 /*
602  * ==========================================================================
603  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
604  * ==========================================================================
605  */
606 static zio_t *
607 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
608     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
609     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
610     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
611     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
612 {
613         zio_t *zio;
614
615         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
616         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
617         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
618
619         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
620         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
621         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
622
623         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
624
625         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
626         bzero(zio, sizeof (zio_t));
627
628         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
629         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
630
631         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
632             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
633         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
634             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
635         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
636
637         if (vd != NULL)
638                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
639         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
640                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
641         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
642                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
643         else
644                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
645
646         if (bp != NULL) {
647                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
648                 zio->io_bp_copy = *bp;
649                 zio->io_bp_orig = *bp;
650                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
651                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
652                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
653                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
654                         zio->io_logical = zio;
655                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
656                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
657         }
658
659         zio->io_spa = spa;
660         zio->io_txg = txg;
661         zio->io_done = done;
662         zio->io_private = private;
663         zio->io_type = type;
664         zio->io_priority = priority;
665         zio->io_vd = vd;
666         zio->io_offset = offset;
667         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
668         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
669         zio->io_lsize = lsize;
670         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
671         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
672         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
673         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
674
675         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
676         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
677
678         if (zb != NULL)
679                 zio->io_bookmark = *zb;
680
681         if (pio != NULL) {
682                 if (zio->io_logical == NULL)
683                         zio->io_logical = pio->io_logical;
684                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
685                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
686                 zio_add_child(pio, zio);
687         }
688
689         return (zio);
690 }
691
692 static void
693 zio_destroy(zio_t *zio)
694 {
695         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
696         list_destroy(&zio->io_parent_list);
697         list_destroy(&zio->io_child_list);
698         mutex_destroy(&zio->io_lock);
699         cv_destroy(&zio->io_cv);
700         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
701 }
702
703 zio_t *
704 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
705     void *private, enum zio_flag flags)
706 {
707         zio_t *zio;
708
709         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
710             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
711             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
712
713         return (zio);
714 }
715
716 zio_t *
717 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
718 {
719         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
720 }
721
722 void
723 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
724 {
725         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
726                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
727                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
728         }
729         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
730             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
731                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
732                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
733         }
734         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
735             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
736                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
737                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
738         }
739         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
740                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
741                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
742         }
743         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
744                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
745                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
746         }
747
748         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
749                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
750                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
751                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
752                 }
753         }
754
755         /*
756          * Pool-specific checks.
757          *
758          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
759          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
760          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
761          * that are in the log) to be arbitrarily large.
762          */
763         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
764                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
765                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
766                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
767                             "VDEV %llu",
768                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
769                         continue;
770                 }
771                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
772                 if (vd == NULL) {
773                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
774                             "VDEV %llu",
775                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
776                         continue;
777                 }
778                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
779                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
780                             "VDEV %llu",
781                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
782                         continue;
783                 }
784                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
785                         /*
786                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
787                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
788                          * we can't perform any more checks on them.
789                          */
790                         continue;
791                 }
792                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
793                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
794                 if (BP_IS_GANG(bp))
795                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
796                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
797                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
798                             "OFFSET %llu",
799                             bp, i, (longlong_t)offset);
800                 }
801         }
802 }
803
804 zio_t *
805 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
806     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
807     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
808 {
809         zio_t *zio;
810
811         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
812
813         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
814             data, size, size, done, private,
815             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
816             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
817             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
818
819         return (zio);
820 }
821
822 zio_t *
823 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
824     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
825     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
826     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
827     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
828     const zbookmark_phys_t *zb)
829 {
830         zio_t *zio;
831
832         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
833             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
834             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
835             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
836             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
837             zp->zp_level < 32 &&
838             zp->zp_copies > 0 &&
839             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
840
841         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
842             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
843             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
844             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
845
846         zio->io_ready = ready;
847         zio->io_children_ready = children_ready;
848         zio->io_physdone = physdone;
849         zio->io_prop = *zp;
850
851         /*
852          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
853          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
854          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
855          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
856          */
857         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
858                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
859         }
860
861         return (zio);
862 }
863
864 zio_t *
865 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
866     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
867     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
868 {
869         zio_t *zio;
870
871         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
872             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
873             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
874
875         return (zio);
876 }
877
878 void
879 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
880 {
881         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
882         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
883         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
884         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
885
886         /*
887          * We must reset the io_prop to match the values that existed
888          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
889          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
890          */
891         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
892         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
893         zio->io_prop.zp_copies = copies;
894         zio->io_bp_override = bp;
895 }
896
897 void
898 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
899 {
900
901         /*
902          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
903          * process the free here (by ignoring it) rather than
904          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
905          */
906         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
907                 return;
908         metaslab_check_free(spa, bp);
909
910         /*
911          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
912          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
913          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
914          * in-memory list for later processing.
915          */
916         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
917             txg != spa->spa_syncing_txg ||
918             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
919                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
920         } else {
921                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
922                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
923         }
924 }
925
926 zio_t *
927 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
928     uint64_t size, enum zio_flag flags)
929 {
930         zio_t *zio;
931         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
932
933         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
934         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
935         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
936
937         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
938                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
939
940         metaslab_check_free(spa, bp);
941         arc_freed(spa, bp);
942
943         if (zfs_trim_enabled)
944                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
945                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
946         /*
947          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
948          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
949          * not tied up.
950          */
951         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
952                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
953
954         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
955
956         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
957             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
958             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
959
960         return (zio);
961 }
962
963 zio_t *
964 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
965     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
966 {
967         zio_t *zio;
968
969         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
970
971         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
972                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
973
974         /*
975          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
976          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
977          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
978          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
979          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
980          * so that the SPA knows they're in use.
981          *
982          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
983          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
984          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
985          */
986         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
987         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
988         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
989
990         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
991             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
992             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
993         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
994
995         return (zio);
996 }
997
998 zio_t *
999 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1000     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1001     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1002 {
1003         zio_t *zio;
1004         int c;
1005
1006         if (vd->vdev_children == 0) {
1007                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1008                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1009                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1010
1011                 zio->io_cmd = cmd;
1012         } else {
1013                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1014
1015                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1016                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1017                             offset, size, done, private, priority, flags));
1018         }
1019
1020         return (zio);
1021 }
1022
1023 zio_t *
1024 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1025     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1026     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1027 {
1028         zio_t *zio;
1029
1030         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1031         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1032             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1033         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1034
1035         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1036             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1037             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1038
1039         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1040
1041         return (zio);
1042 }
1043
1044 zio_t *
1045 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1046     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1047     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1048 {
1049         zio_t *zio;
1050
1051         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1052         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1053             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1054         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1055
1056         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1057             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1058             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1059
1060         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1061
1062         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1063                 /*
1064                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1065                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1066                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1067                  * being written to multiple places in parallel.
1068                  */
1069                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1070                 abd_copy(wbuf, data, size);
1071
1072                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1073         }
1074
1075         return (zio);
1076 }
1077
1078 /*
1079  * Create a child I/O to do some work for us.
1080  */
1081 zio_t *
1082 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1083     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1084     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1085 {
1086         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1087         zio_t *zio;
1088
1089         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1090             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1091
1092         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1093                 /*
1094                  * If we have the bp, then the child should perform the
1095                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1096                  * detection as close to the leaves as possible and
1097                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1098                  */
1099                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1100                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1101         }
1102
1103         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1104         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1105                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1106
1107         if (vd->vdev_children == 0)
1108                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1109
1110         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1111
1112         /*
1113          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1114          * even if the original read was.
1115          */
1116         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1117                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1118
1119         /*
1120          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1121          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1122          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1123          * have already processed the original allocating I/O.
1124          */
1125         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1126             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1127                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1128
1129                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1130                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1131                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1132                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1133                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1134                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1135
1136                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1137         }
1138
1139         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1140             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1141             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1142         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1143
1144         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1145         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1146                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1147
1148         return (zio);
1149 }
1150
1151 zio_t *
1152 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1153     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1154     zio_done_func_t *done, void *private)
1155 {
1156         zio_t *zio;
1157
1158         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1159
1160         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1161             data, size, size, done, private, type, priority,
1162             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1163             vd, offset, NULL,
1164             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1165
1166         return (zio);
1167 }
1168
1169 void
1170 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1171 {
1172         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1173             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1174             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1175 }
1176
1177 zio_t *
1178 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1179 {
1180
1181         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1182
1183         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1184             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1185             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1186             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1187 }
1188
1189 void
1190 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1191 {
1192         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1193         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1194         ASSERT(size <= zio->io_size);
1195
1196         /*
1197          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1198          * reconstruction when reading back less than the block size.
1199          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1200          */
1201         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1202         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1203                 /* we are not doing a raw write */
1204                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1205                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1206         }
1207 }
1208
1209 /*
1210  * ==========================================================================
1211  * Prepare to read and write logical blocks
1212  * ==========================================================================
1213  */
1214
1215 static int
1216 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1217 {
1218         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1219
1220         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1221             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1222             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1223                 uint64_t psize =
1224                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1225                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1226                     psize, psize, zio_decompress);
1227         }
1228
1229         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1230                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1231
1232                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1233                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1234                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1235                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1236         } else {
1237                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1238         }
1239
1240         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1241                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1242
1243         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1244                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1245
1246         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1247                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1248
1249         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1250 }
1251
1252 static int
1253 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1254 {
1255         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1256                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1257
1258         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1259
1260         if (zio->io_bp_override) {
1261                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1262                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1263
1264                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1265                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1266
1267                 *bp = *zio->io_bp_override;
1268                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1269
1270                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1271                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1272
1273                 /*
1274                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1275                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1276                  * has already occurred.
1277                  */
1278                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1279                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1280                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1281                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1282                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1283                 }
1284
1285                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1286
1287                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1288                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1289
1290                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1291                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1292
1293                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1294                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1295                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1296                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1297                 }
1298
1299                 /*
1300                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1301                  * it as a regular write I/O.
1302                  */
1303                 zio->io_bp_override = NULL;
1304                 *bp = zio->io_bp_orig;
1305                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1306         }
1307
1308         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1309 }
1310
1311 static int
1312 zio_write_compress(zio_t *zio)
1313 {
1314         spa_t *spa = zio->io_spa;
1315         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1316         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1317         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1318         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1319         uint64_t psize = zio->io_size;
1320         int pass = 1;
1321
1322         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1323
1324         /*
1325          * If our children haven't all reached the ready stage,
1326          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1327          */
1328         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1329             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1330                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1331
1332         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1333                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1334
1335         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1336                 /*
1337                  * Now that all our children are ready, run the callback
1338                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1339                  * data to be written.
1340                  */
1341                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1342                 zio->io_children_ready(zio);
1343         }
1344
1345         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1346         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1347
1348         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1349                 /*
1350                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1351                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1352                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1353                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1354                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1355                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1356                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1357                  */
1358                 pass = spa_sync_pass(spa);
1359
1360                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1361                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1362                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1363
1364                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1365                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1366
1367                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1368                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1369                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1370         }
1371
1372         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1373         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1374                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1375                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1376                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1377                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1378                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1379                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1380                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1381                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1382                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1383                             cbuf, compress, lsize, psize);
1384                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1385                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1386                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1387                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1388                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1389                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1390                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1391                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1392                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1393                 } else {
1394                         /*
1395                          * Round up compressed size up to the ashift
1396                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1397                          * This ensures that the compressed size of the BP
1398                          * (and thus compressratio property) are correct,
1399                          * in that we charge for the padding used to fill out
1400                          * the last sector.
1401                          */
1402                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1403                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1404                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1405                         if (rounded >= lsize) {
1406                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1407                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1408                                 psize = lsize;
1409                         } else {
1410                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1411                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1412                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1413                                 psize = rounded;
1414                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1415                                     psize, lsize, NULL);
1416                         }
1417                 }
1418
1419                 /*
1420                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1421                  * it as a regular write I/O.
1422                  */
1423                 zio->io_bp_override = NULL;
1424                 *bp = zio->io_bp_orig;
1425                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1426         } else {
1427                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1428         }
1429
1430         /*
1431          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1432          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1433          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1434          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1435          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1436          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1437          */
1438         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1439             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1440             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1441                 ASSERT(psize != 0);
1442                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1443                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1444                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1445         } else {
1446                 BP_ZERO(bp);
1447                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1448         }
1449
1450         if (psize == 0) {
1451                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1452                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1453                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1454                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1455                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1456                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1457                 }
1458                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1459         } else {
1460                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1461                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1462                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1463                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1464                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1465                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1466                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1467                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1468                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1469                 if (zp->zp_dedup) {
1470                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1471                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1472                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1473                 }
1474                 if (zp->zp_nopwrite) {
1475                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1476                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1477                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1478                 }
1479         }
1480         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1481 }
1482
1483 static int
1484 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1485 {
1486         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1487
1488         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1489                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1490                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1491         }
1492
1493         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1494 }
1495
1496 /*
1497  * ==========================================================================
1498  * Execute the I/O pipeline
1499  * ==========================================================================
1500  */
1501
1502 static void
1503 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1504 {
1505         spa_t *spa = zio->io_spa;
1506         zio_type_t t = zio->io_type;
1507         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1508
1509         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1510
1511         /*
1512          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1513          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1514          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1515          */
1516         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1517                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1518
1519         /*
1520          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1521          */
1522         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1523                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1524
1525         /*
1526          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1527          * available.
1528          */
1529         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1530             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1531                 q++;
1532
1533         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1534
1535         /*
1536          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1537          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1538          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1539          */
1540 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1541         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1542 #else
1543         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1544 #endif
1545         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1546             flags, &zio->io_tqent);
1547 }
1548
1549 static boolean_t
1550 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1551 {
1552         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1553         spa_t *spa = zio->io_spa;
1554
1555         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1556                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1557                 uint_t i;
1558                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1559                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1560                                 return (B_TRUE);
1561                 }
1562         }
1563
1564         return (B_FALSE);
1565 }
1566
1567 static int
1568 zio_issue_async(zio_t *zio)
1569 {
1570         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1571
1572         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1573 }
1574
1575 void
1576 zio_interrupt(zio_t *zio)
1577 {
1578         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1579 }
1580
1581 void
1582 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1583 {
1584         /*
1585          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1586          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1587          * functionality has been disabled for userspace builds.
1588          */
1589
1590 #ifdef _KERNEL
1591         /*
1592          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1593          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1594          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1595          */
1596         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1597                 hrtime_t now = gethrtime();
1598
1599                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1600                         /*
1601                          * This IO has already taken longer than the target
1602                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1603                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1604                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1605                          * the target latency being set to a value less than
1606                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1607                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1608                          * IO request).
1609                          */
1610
1611                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1612                             hrtime_t, now);
1613
1614                         zio_interrupt(zio);
1615                 } else {
1616                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1617
1618                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1619                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1620
1621                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1622                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1623                 }
1624
1625                 return;
1626         }
1627 #endif
1628
1629         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1630         zio_interrupt(zio);
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1635  *
1636  *      (1) the I/O completes
1637  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1638  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1639  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1640  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1641  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1642  *
1643  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1644  * burns a thread in cv_wait().
1645  *
1646  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1647  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1648  */
1649 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1650
1651 void
1652 zio_execute(zio_t *zio)
1653 {
1654         zio->io_executor = curthread;
1655
1656         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1657
1658         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1659                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1660                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1661                 int rv;
1662
1663                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1664                 ASSERT(ISP2(stage));
1665                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1666
1667                 do {
1668                         stage <<= 1;
1669                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1670
1671                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1672
1673                 /*
1674                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1675                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1676                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1677                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1678                  *
1679                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1680                  * be sent to disk promptly.
1681                  */
1682                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1683                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1684                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1685                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1686                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1687                         return;
1688                 }
1689
1690                 zio->io_stage = stage;
1691                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1692                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1693
1694                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1695                         return;
1696
1697                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1698         }
1699 }
1700
1701 /*
1702  * ==========================================================================
1703  * Initiate I/O, either sync or async
1704  * ==========================================================================
1705  */
1706 int
1707 zio_wait(zio_t *zio)
1708 {
1709         int error;
1710
1711         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1712         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1713
1714         zio->io_waiter = curthread;
1715         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1716         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1717
1718         zio_execute(zio);
1719
1720         mutex_enter(&zio->io_lock);
1721         while (zio->io_executor != NULL)
1722                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1723         mutex_exit(&zio->io_lock);
1724
1725         error = zio->io_error;
1726         zio_destroy(zio);
1727
1728         return (error);
1729 }
1730
1731 void
1732 zio_nowait(zio_t *zio)
1733 {
1734         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1735
1736         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1737             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1738                 /*
1739                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1740                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1741                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1742                  */
1743                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1744
1745                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1746         }
1747
1748         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1749         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1750         zio_execute(zio);
1751 }
1752
1753 /*
1754  * ==========================================================================
1755  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1756  * ==========================================================================
1757  */
1758
1759 static void
1760 zio_reexecute(zio_t *pio)
1761 {
1762         zio_t *cio, *cio_next;
1763
1764         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1765         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1766         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1767         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1768
1769         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1770         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1771         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1772         pio->io_reexecute = 0;
1773         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1774         pio->io_pipeline_trace = 0;
1775         pio->io_error = 0;
1776         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1777                 pio->io_state[w] = 0;
1778         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1779                 pio->io_child_error[c] = 0;
1780
1781         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1782                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1783
1784         /*
1785          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1786          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1787          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1788          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1789          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1790          */
1791         zio_link_t *zl = NULL;
1792         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1793                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1794                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1795                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1796                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1797                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1798                 zio_reexecute(cio);
1799         }
1800
1801         /*
1802          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1803          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1804          * responsibility of the caller to wait on him.
1805          */
1806         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1807                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1808                 zio_execute(pio);
1809         }
1810 }
1811
1812 void
1813 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1814 {
1815         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1816                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1817                     "failure and the failure mode property for this pool "
1818                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1819
1820         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1821
1822         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1823
1824         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1825                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1826                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1827                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1828
1829         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1830
1831         if (zio != NULL) {
1832                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1833                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1834                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1835                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1836                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1837                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1838         }
1839
1840         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1841 }
1842
1843 int
1844 zio_resume(spa_t *spa)
1845 {
1846         zio_t *pio;
1847
1848         /*
1849          * Reexecute all previously suspended i/o.
1850          */
1851         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1852         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1853         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1854         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1855         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1856         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1857
1858         if (pio == NULL)
1859                 return (0);
1860
1861         zio_reexecute(pio);
1862         return (zio_wait(pio));
1863 }
1864
1865 void
1866 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1867 {
1868         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1869         while (spa_suspended(spa))
1870                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1871         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * ==========================================================================
1876  * Gang blocks.
1877  *
1878  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1879  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1880  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1881  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1882  * block from smaller fragments.
1883  *
1884  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1885  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1886  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1887  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1888  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1889  *
1890  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1891  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1892  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1893  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1894  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1895  *
1896  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1897  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1898  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1899  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1900  *
1901  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1902  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1903  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1904  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1905  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1906  * bps for every constituent of the gang block.
1907  *
1908  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1909  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1910  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1911  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1912  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1913  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1914  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1915  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1916  * gang header's blk_cksum as described above.
1917  *
1918  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1919  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1920  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1921  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1922  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1923  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1924  *
1925  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1926  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1927  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1928  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1929  *
1930  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1931  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1932  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1933  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1934  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1935  *
1936  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1937  * ==========================================================================
1938  */
1939
1940 static void
1941 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
1942 {
1943         abd_put(zio->io_abd);
1944 }
1945
1946 static zio_t *
1947 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1948     uint64_t offset)
1949 {
1950         if (gn != NULL)
1951                 return (pio);
1952
1953         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
1954             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
1955             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1956             &pio->io_bookmark));
1957 }
1958
1959 static zio_t *
1960 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1961     uint64_t offset)
1962 {
1963         zio_t *zio;
1964
1965         if (gn != NULL) {
1966                 abd_t *gbh_abd =
1967                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1968                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1969                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
1970                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1971                     &pio->io_bookmark);
1972                 /*
1973                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1974                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1975                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1976                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1977                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1978                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1979                  * this is just good hygiene.)
1980                  */
1981                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1982                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
1983
1984                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1985                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
1986
1987                         abd_put(buf);
1988                 }
1989                 /*
1990                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1991                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1992                  */
1993                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1994                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1995         } else {
1996                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1997                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
1998                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
1999                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2000         }
2001
2002         return (zio);
2003 }
2004
2005 /* ARGSUSED */
2006 static zio_t *
2007 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2008     uint64_t offset)
2009 {
2010         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2011             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2012             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2013 }
2014
2015 /* ARGSUSED */
2016 static zio_t *
2017 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2018     uint64_t offset)
2019 {
2020         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2021             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2022 }
2023
2024 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2025         NULL,
2026         zio_read_gang,
2027         zio_rewrite_gang,
2028         zio_free_gang,
2029         zio_claim_gang,
2030         NULL
2031 };
2032
2033 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2034
2035 static zio_gang_node_t *
2036 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2037 {
2038         zio_gang_node_t *gn;
2039
2040         ASSERT(*gnpp == NULL);
2041
2042         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2043         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2044         *gnpp = gn;
2045
2046         return (gn);
2047 }
2048
2049 static void
2050 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2051 {
2052         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2053
2054         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2055                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2056
2057         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2058         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2059         *gnpp = NULL;
2060 }
2061
2062 static void
2063 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2064 {
2065         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2066
2067         if (gn == NULL)
2068                 return;
2069
2070         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2071                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2072
2073         zio_gang_node_free(gnpp);
2074 }
2075
2076 static void
2077 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2078 {
2079         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2080         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2081
2082         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2083         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2084
2085         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2086             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2087             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2088 }
2089
2090 static void
2091 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2092 {
2093         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2094         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2095         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2096
2097         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2098         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2099
2100         if (zio->io_error)
2101                 return;
2102
2103         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2104         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2105                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2106
2107         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2108         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2109         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2110
2111         abd_put(zio->io_abd);
2112
2113         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2114                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2115                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2116                         continue;
2117                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2118         }
2119 }
2120
2121 static void
2122 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2123     uint64_t offset)
2124 {
2125         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2126         zio_t *zio;
2127
2128         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2129         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2130         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2131
2132         /*
2133          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2134          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2135          */
2136         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2137
2138         if (gn != NULL) {
2139                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2140
2141                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2142                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2143                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2144                                 continue;
2145                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2146                             offset);
2147                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2148                 }
2149         }
2150
2151         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2152                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2153
2154         if (zio != pio)
2155                 zio_nowait(zio);
2156 }
2157
2158 static int
2159 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2160 {
2161         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2162
2163         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2164         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2165
2166         zio->io_gang_leader = zio;
2167
2168         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2169
2170         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2171 }
2172
2173 static int
2174 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2175 {
2176         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2177
2178         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
2179                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2180
2181         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2182         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2183
2184         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2185                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2186                     0);
2187         else
2188                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2189
2190         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2191
2192         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2193 }
2194
2195 static void
2196 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2197 {
2198         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2199         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2200         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2201         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2202         uint64_t asize;
2203
2204         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2205                 return;
2206
2207         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2208
2209         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2210         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2211         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2212         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2213         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2214
2215         mutex_enter(&pio->io_lock);
2216         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2217                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2218                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2219                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2220                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2221         }
2222         mutex_exit(&pio->io_lock);
2223 }
2224
2225 static void
2226 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2227 {
2228         abd_put(zio->io_abd);
2229 }
2230
2231 static int
2232 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2233 {
2234         spa_t *spa = pio->io_spa;
2235         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2236         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2237         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2238         zio_t *zio;
2239         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2240         zio_gbh_phys_t *gbh;
2241         abd_t *gbh_abd;
2242         uint64_t txg = pio->io_txg;
2243         uint64_t resid = pio->io_size;
2244         uint64_t lsize;
2245         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2246         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2247         zio_prop_t zp;
2248         int error;
2249
2250         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2251         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2252                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2253                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2254
2255                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2256                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2257
2258                 /*
2259                  * The logical zio has already placed a reservation for
2260                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2261                  * additional copies. These additional copies
2262                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2263                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2264                  * additional reservations for gang blocks.
2265                  */
2266                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2267                     pio, flags));
2268         }
2269
2270         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2271             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2272             &pio->io_alloc_list, pio);
2273         if (error) {
2274                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2275                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2276                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2277
2278                         /*
2279                          * If we failed to allocate the gang block header then
2280                          * we remove any additional allocation reservations that
2281                          * we placed here. The original reservation will
2282                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2283                          * stage.
2284                          */
2285                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2286                             gbh_copies - copies, pio);
2287                 }
2288                 pio->io_error = error;
2289                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2290         }
2291
2292         if (pio == gio) {
2293                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2294         } else {
2295                 gnpp = pio->io_private;
2296                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2297         }
2298
2299         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2300         gbh = gn->gn_gbh;
2301         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2302         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2303
2304         /*
2305          * Create the gang header.
2306          */
2307         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2308             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2309             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2310
2311         /*
2312          * Create and nowait the gang children.
2313          */
2314         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2315                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2316                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2317                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2318
2319                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2320                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2321                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2322                 zp.zp_level = 0;
2323                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2324                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2325                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2326                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2327
2328                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2329                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2330                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2331                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2332                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2333
2334                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2335                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2336                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2337
2338                         /*
2339                          * Gang children won't throttle but we should
2340                          * account for their work, so reserve an allocation
2341                          * slot for them here.
2342                          */
2343                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2344                             zp.zp_copies, cio, flags));
2345                 }
2346                 zio_nowait(cio);
2347         }
2348
2349         /*
2350          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2351          */
2352         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2353
2354         zio_nowait(zio);
2355
2356         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2357 }
2358
2359 /*
2360  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2361  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2362  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2363  * mutually exclusive with dedup.
2364  *
2365  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2366  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2367  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2368  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2369  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2370  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2371  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2372  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2373  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2374  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2375  * themselves remain secret.
2376  */
2377 static int
2378 zio_nop_write(zio_t *zio)
2379 {
2380         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2381         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2382         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2383
2384         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2385         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2386         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2387         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2388         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2389         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2390
2391         /*
2392          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2393          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2394          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2395          * allocate a new bp.
2396          */
2397         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2398             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2399             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2400             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2401             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2402             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2403             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2404                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2405
2406         /*
2407          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2408          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2409          */
2410         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2411                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2412                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2413                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2414                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2415                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2416                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2417                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2418
2419                 *bp = *bp_orig;
2420                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2421                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2422         }
2423
2424         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2425 }
2426
2427 /*
2428  * ==========================================================================
2429  * Dedup
2430  * ==========================================================================
2431  */
2432 static void
2433 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2434 {
2435         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2436         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2437         ddt_phys_t *ddp;
2438         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2439
2440         mutex_enter(&pio->io_lock);
2441         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2442         if (zio->io_error == 0)
2443                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2444
2445         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2446                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2447         else
2448                 abd_free(zio->io_abd);
2449         mutex_exit(&pio->io_lock);
2450 }
2451
2452 static int
2453 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2454 {
2455         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2456
2457         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2458         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2459         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2460
2461         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2462                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2463                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2464                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2465                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2466                 blkptr_t blk;
2467
2468                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2469                 zio->io_vsd = dde;
2470
2471                 if (ddp_self == NULL)
2472                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2473
2474                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2475                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2476                                 continue;
2477                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2478                             &blk);
2479                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2480                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2481                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2482                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2483                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2484                 }
2485                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2486         }
2487
2488         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2489             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2490             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2491
2492         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2493 }
2494
2495 static int
2496 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2497 {
2498         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2499
2500         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2501                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2502
2503         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2504         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2505         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2506
2507         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2508                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2509                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2510                 if (ddt == NULL) {
2511                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2512                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2513                 }
2514                 if (dde == NULL) {
2515                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2516                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2517                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2518                 }
2519                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2520                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2521                             zio->io_size);
2522                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2523                 }
2524                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2525                 zio->io_vsd = NULL;
2526         }
2527
2528         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2529
2530         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2531 }
2532
2533 static boolean_t
2534 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2535 {
2536         spa_t *spa = zio->io_spa;
2537         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2538
2539         /* We should never get a raw, override zio */
2540         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2541
2542         /*
2543          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2544          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2545          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2546          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2547          */
2548         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2549                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2550
2551                 if (lio != NULL) {
2552                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2553                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2554                             zio->io_orig_size) != 0);
2555                 }
2556         }
2557
2558         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2559                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2560
2561                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2562                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2563                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2564                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2565                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2566                         int error;
2567
2568                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2569
2570                         ddt_exit(ddt);
2571
2572                         /*
2573                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2574                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2575                          * don't want to look at any transformations that have
2576                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2577                          * data will actually be the same in io_abd and
2578                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2579                          * a raw ARC read.
2580                          */
2581                         if (do_raw) {
2582                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2583                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2584                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2585                                     zio->io_size));
2586                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2587                         }
2588
2589                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2590                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2591                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2592
2593                         if (error == 0) {
2594                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2595                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2596                                     zio->io_orig_size) != 0)
2597                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2598                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2599                         }
2600
2601                         ddt_enter(ddt);
2602                         return (error != 0);
2603                 }
2604         }
2605
2606         return (B_FALSE);
2607 }
2608
2609 static void
2610 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2611 {
2612         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2613         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2614         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2615         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2616         zio_t *pio;
2617
2618         if (zio->io_error)
2619                 return;
2620
2621         ddt_enter(ddt);
2622
2623         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2624
2625         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2626
2627         zio_link_t *zl = NULL;
2628         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2629                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2630
2631         ddt_exit(ddt);
2632 }
2633
2634 static void
2635 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2636 {
2637         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2638         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2639         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2640         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2641
2642         ddt_enter(ddt);
2643
2644         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2645         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2646         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2647
2648         if (zio->io_error == 0) {
2649                 zio_link_t *zl = NULL;
2650                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2651                         ddt_phys_addref(ddp);
2652         } else {
2653                 ddt_phys_clear(ddp);
2654         }
2655
2656         ddt_exit(ddt);
2657 }
2658
2659 static void
2660 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2661 {
2662         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2663         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2664         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2665         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2666         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2667         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2668         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2669
2670         ddt_enter(ddt);
2671
2672         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2673         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2674         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2675
2676         if (zio->io_error == 0) {
2677                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2678                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2679                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2680                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2681                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2682                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2683         }
2684
2685         ddt_exit(ddt);
2686 }
2687
2688 static int
2689 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2690 {
2691         spa_t *spa = zio->io_spa;
2692         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2693         uint64_t txg = zio->io_txg;
2694         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2695         int p = zp->zp_copies;
2696         int ditto_copies;
2697         zio_t *cio = NULL;
2698         zio_t *dio = NULL;
2699         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2700         ddt_entry_t *dde;
2701         ddt_phys_t *ddp;
2702
2703         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2704         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2705         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2706         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2707
2708         ddt_enter(ddt);
2709         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2710         ddp = &dde->dde_phys[p];
2711
2712         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2713                 /*
2714                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2715                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2716                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2717                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2718                  */
2719                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2720                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2721                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2722                         zio_pop_transforms(zio);
2723                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2724                         BP_ZERO(bp);
2725                 } else {
2726                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2727                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2728                 }
2729                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2730                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2731                 ddt_exit(ddt);
2732                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2733         }
2734
2735         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2736         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2737
2738         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2739             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2740                 zio_prop_t czp = *zp;
2741
2742                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2743
2744                 /*
2745                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2746                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2747                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2748                  * This is safe, because using the override bp is just an
2749                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2750                  */
2751                 if (zio->io_bp_override) {
2752                         zio_pop_transforms(zio);
2753                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2754                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2755                         zio->io_bp_override = NULL;
2756                         BP_ZERO(bp);
2757                         ddt_exit(ddt);
2758                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2759                 }
2760
2761                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2762                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2763                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2764                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2765
2766                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2767                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2768         }
2769
2770         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2771                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2772                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2773                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2774                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2775                 else
2776                         ddt_phys_addref(ddp);
2777         } else if (zio->io_bp_override) {
2778                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2779                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2780                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2781                 ddt_phys_addref(ddp);
2782         } else {
2783                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2784                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2785                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2786                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2787                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2788
2789                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2790                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2791         }
2792
2793         ddt_exit(ddt);
2794
2795         if (cio)
2796                 zio_nowait(cio);
2797         if (dio)
2798                 zio_nowait(dio);
2799
2800         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2801 }
2802
2803 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2804
2805 static int
2806 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2807 {
2808         spa_t *spa = zio->io_spa;
2809         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2810         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2811         ddt_entry_t *dde;
2812         ddt_phys_t *ddp;
2813
2814         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2815         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2816
2817         ddt_enter(ddt);
2818         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2819         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2820         ddt_phys_decref(ddp);
2821         ddt_exit(ddt);
2822
2823         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2824 }
2825
2826 /*
2827  * ==========================================================================
2828  * Allocate and free blocks
2829  * ==========================================================================
2830  */
2831
2832 static zio_t *
2833 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2834 {
2835         zio_t *zio;
2836
2837         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2838
2839         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2840         if (zio == NULL)
2841                 return (NULL);
2842
2843         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2844
2845         /*
2846          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2847          * reserve then we throttle.
2848          */
2849         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2850             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2851                 return (NULL);
2852         }
2853
2854         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2855         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2856
2857         return (zio);
2858 }
2859
2860 static int
2861 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2862 {
2863         spa_t *spa = zio->io_spa;
2864         zio_t *nio;
2865
2866         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2867             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2868             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2869             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2870                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2871         }
2872
2873         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2874
2875         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2876         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2877
2878         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2879
2880         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2881         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2882
2883         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2884         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2885
2886         if (nio == zio)
2887                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2888
2889         if (nio != NULL) {
2890                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2891                 /*
2892                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2893                  * it is processed by a different thread. We do this to
2894                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2895                  * throttled and children are making progress. We allow
2896                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2897                  * been waiting.
2898                  */
2899                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2900         }
2901         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2902 }
2903
2904 void
2905 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2906 {
2907         zio_t *zio;
2908
2909         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2910         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2911         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2912         if (zio == NULL)
2913                 return;
2914
2915         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2916         ASSERT0(zio->io_error);
2917         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2918 }
2919
2920 static int
2921 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2922 {
2923         spa_t *spa = zio->io_spa;
2924         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2925         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2926         int error;
2927         int flags = 0;
2928
2929         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2930                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2931                 zio->io_gang_leader = zio;
2932         }
2933
2934         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2935         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2936         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2937         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2938         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2939
2940         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2941                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2942         }
2943         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2944                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2945         }
2946         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2947                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2948         }
2949
2950         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2951             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
2952             &zio->io_alloc_list, zio);
2953
2954         if (error != 0) {
2955                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2956                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2957                     error);
2958                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2959                         return (zio_write_gang_block(zio));
2960                 zio->io_error = error;
2961         }
2962
2963         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2964 }
2965
2966 static int
2967 zio_dva_free(zio_t *zio)
2968 {
2969         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2970
2971         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2972 }
2973
2974 static int
2975 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2976 {
2977         int error;
2978
2979         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2980         if (error)
2981                 zio->io_error = error;
2982
2983         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2984 }
2985
2986 /*
2987  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2988  * and we want to give back the block we just allocated.
2989  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2990  */
2991 static void
2992 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2993 {
2994         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2995         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2996
2997         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2998                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2999
3000         if (gn != NULL) {
3001                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3002                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3003                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3004                 }
3005         }
3006 }
3007
3008 /*
3009  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3010  */
3011 int
3012 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
3013     uint64_t size, boolean_t *slog)
3014 {
3015         int error = 1;
3016         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3017
3018         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3019
3020         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3021         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3022             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL);
3023         if (error == 0) {
3024                 *slog = TRUE;
3025         } else {
3026                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3027                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3028                     &io_alloc_list, NULL);
3029                 if (error == 0)
3030                         *slog = FALSE;
3031         }
3032         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3033
3034         if (error == 0) {
3035                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3036                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3037                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3038                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3039                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3040                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3041                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3042                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3043                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3044                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3045         }
3046
3047         return (error);
3048 }
3049
3050 /*
3051  * Free an intent log block.
3052  */
3053 void
3054 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
3055 {
3056         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
3057         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
3058
3059         zio_free(spa, txg, bp);
3060 }
3061
3062 /*
3063  * ==========================================================================
3064  * Read, write and delete to physical devices
3065  * ==========================================================================
3066  */
3067
3068
3069 /*
3070  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3071  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3072  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3073  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3074  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3075  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3076  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3077  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3078  */
3079 static int
3080 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3081 {
3082         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3083         uint64_t align;
3084         spa_t *spa = zio->io_spa;
3085         int ret;
3086
3087         ASSERT(zio->io_error == 0);
3088         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3089
3090         if (vd == NULL) {
3091                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3092                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3093
3094                 /*
3095                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3096                  */
3097                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3098                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3099         }
3100
3101         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3102             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3103                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3104                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3105         }
3106
3107         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3108
3109         /*
3110          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3111          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3112          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3113          * characteristics:
3114          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3115          *      - any reads of user data
3116          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3117          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3118          */
3119         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3120             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3121             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3122             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3123                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3124                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3125                 if (old != new)
3126                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3127         }
3128
3129         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3130
3131         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3132             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3133                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3134                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3135                 abd_t *abuf;
3136                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3137                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3138                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3139                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3140                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3141                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3142                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3143                 }
3144                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3145                     zio_subblock);
3146         }
3147
3148         /*
3149          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3150          * before proceeding.
3151          */
3152         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3153                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3154                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3155         } else {
3156                 /*
3157                  * For the physical io we allow alignment
3158                  * to a logical block size.
3159                  */
3160                 uint64_t log_align =
3161                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3162                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3163                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3164         }
3165
3166         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3167
3168         /*
3169          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3170          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3171          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3172          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3173          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3174          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3175          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3176          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3177          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3178          * The same logic applies to any form of nested replication:
3179          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3180          */
3181         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3182             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3183             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3184             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3185                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3186                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3187                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3188         }
3189
3190         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3191                 switch (zio->io_type) {
3192                 case ZIO_TYPE_READ:
3193                         if (vdev_cache_read(zio))
3194                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3195                         /* FALLTHROUGH */
3196                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3197                 case ZIO_TYPE_FREE:
3198                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3199                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3200
3201                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3202                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3203                                 zio_interrupt(zio);
3204                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3205                         }
3206                         break;
3207                 }
3208                 /*
3209                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3210                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3211                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3212                  */
3213                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3214                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3215                     !trim_map_write_start(zio))
3216                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3217         }
3218
3219         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3220         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3221 }
3222
3223 static int
3224 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3225 {
3226         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3227         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3228         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3229
3230         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3231                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3232
3233         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3234             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3235
3236         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3237             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3238             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3239
3240                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3241                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3242                         trim_map_write_done(zio);
3243
3244                 vdev_queue_io_done(zio);
3245
3246                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3247                         vdev_cache_write(zio);
3248
3249                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3250                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3251                             zio, EIO);
3252
3253                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3254                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3255
3256                 if (zio->io_error) {
3257                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3258                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3259                                 /* Not all devices support TRIM. */
3260                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3261                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3262                         } else {
3263                                 unexpected_error = B_TRUE;
3264                         }
3265                 }
3266         }
3267
3268         ops->vdev_op_io_done(zio);
3269
3270         if (unexpected_error)
3271                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3272
3273         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3274 }
3275
3276 /*
3277  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3278  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3279  */
3280 static void
3281 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3282     const void *good_buf)
3283 {
3284         /* no processing needed */
3285         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3286 }
3287
3288 /*ARGSUSED*/
3289 void
3290 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3291 {
3292         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3293
3294         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3295
3296         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3297         zcr->zcr_cbdata = buf;
3298         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3299         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3300 }
3301
3302 static int
3303 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3304 {
3305         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3306
3307         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3308                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3309
3310         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3311                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3312
3313         if (zio->io_vsd != NULL) {
3314                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3315                 zio->io_vsd = NULL;
3316         }
3317
3318         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3319                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3320
3321         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3322             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3323                 switch (zio->io_error) {
3324                 case 0:
3325                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3326                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3327                         break;
3328                 case EOPNOTSUPP:
3329                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3330                         break;
3331                 default:
3332                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3333                         break;
3334                 }
3335         }
3336
3337         /*
3338          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3339          *
3340          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3341          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3342          */
3343         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3344             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3345                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3346                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3347                 zio->io_error = 0;
3348                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3349                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3350                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3351                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3352                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3353                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3354         }
3355
3356         /*
3357          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3358          * if the device is not accessible at all.
3359          */
3360         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3361             !vdev_accessible(vd, zio))
3362                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3363
3364         /*
3365          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3366          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3367          */
3368         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3369             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3370                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3371         }
3372
3373         /*
3374          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3375          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3376          * that we don't bother with it in the future.
3377          */
3378         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3379             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3380             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3381                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3382
3383         if (zio->io_error)
3384                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3385
3386         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3387             zio->io_physdone != NULL) {
3388                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3389                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3390                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3391         }
3392
3393         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3394 }
3395
3396 void
3397 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3398 {
3399         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3400         ASSERT(zio->io_error == 0);
3401
3402         zio->io_stage >>= 1;
3403 }
3404
3405 void
3406 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3407 {
3408         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3409
3410         zio->io_stage >>= 1;
3411 }
3412
3413 void
3414 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3415 {
3416         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3417         ASSERT(zio->io_error == 0);
3418
3419         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3420         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3421 }
3422
3423 /*
3424  * ==========================================================================
3425  * Generate and verify checksums
3426  * ==========================================================================
3427  */
3428 static int
3429 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3430 {
3431         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3432         enum zio_checksum checksum;
3433
3434         if (bp == NULL) {
3435                 /*
3436                  * This is zio_write_phys().
3437                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3438                  */
3439                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3440
3441                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3442                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3443
3444                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3445         } else {
3446                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3447                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3448                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3449                 } else {
3450                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3451                 }
3452         }
3453
3454         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3455
3456         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3457 }
3458
3459 static int
3460 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3461 {
3462         zio_bad_cksum_t info;
3463         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3464         int error;
3465
3466         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3467
3468         if (bp == NULL) {
3469                 /*
3470                  * This is zio_read_phys().
3471                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3472                  */
3473                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3474                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3475
3476                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3477         }
3478
3479         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3480                 zio->io_error = error;
3481                 if (error == ECKSUM &&
3482                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3483                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3484                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3485                             zio->io_size, NULL, &info);
3486                 }
3487         }
3488
3489         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3490 }
3491
3492 /*
3493  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3494  */
3495 void
3496 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3497 {
3498         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3499 }
3500
3501 /*
3502  * ==========================================================================
3503  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3504  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3505  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3506  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3507  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3508  * ==========================================================================
3509  */
3510 int
3511 zio_worst_error(int e1, int e2)
3512 {
3513         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3514         int r1, r2;
3515
3516         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3517                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3518                         break;
3519
3520         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3521                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3522                         break;
3523
3524         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3525 }
3526
3527 /*
3528  * ==========================================================================
3529  * I/O completion
3530  * ==========================================================================
3531  */
3532 static int
3533 zio_ready(zio_t *zio)
3534 {
3535         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3536         zio_t *pio, *pio_next;
3537         zio_link_t *zl = NULL;
3538
3539         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3540             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3541                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3542
3543         if (zio->io_ready) {
3544                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3545                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3546                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3547                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3548
3549                 zio->io_ready(zio);
3550         }
3551
3552         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3553                 zio->io_bp_copy = *bp;
3554
3555         if (zio->io_error != 0) {
3556                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3557
3558                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3559                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3560                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3561                         /*
3562                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3563                          * issue the next I/O to allocate.
3564                          */
3565                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3566                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3567                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3568                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3569                 }
3570         }
3571
3572         mutex_enter(&zio->io_lock);
3573         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3574         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3575         mutex_exit(&zio->io_lock);
3576
3577         /*
3578          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3579          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3580          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3581          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3582          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3583          */
3584         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3585                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3586                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3587         }
3588
3589         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3590                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3591                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3592                 } else {
3593                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3594                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3595                 }
3596         }
3597
3598         if (zio_injection_enabled &&
3599             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3600                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3601
3602         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3603 }
3604
3605 /*
3606  * Update the allocation throttle accounting.
3607  */
3608 static void
3609 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3610 {
3611         zio_t *lio = zio->io_logical;
3612         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3613         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3614         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3615
3616         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3617         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3618         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3619         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3620         ASSERT(vd != NULL);
3621         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3622         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3623         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3624         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3625         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3626
3627         /*
3628          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3629          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3630          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3631          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3632          * it here.
3633          */
3634         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3635                 /*
3636                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3637                  * would have been the one that performed the allocation.
3638                  */
3639                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3640                         pio = zio_unique_parent(pio);
3641                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3642         }
3643
3644         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3645         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3646         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3647         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3648         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3649
3650         mutex_enter(&pio->io_lock);
3651         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3652         mutex_exit(&pio->io_lock);
3653
3654         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3655             1, pio);
3656
3657         /*
3658          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3659          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3660          * dispatched to another taskq thread.
3661          */
3662         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3663 }
3664
3665 static int
3666 zio_done(zio_t *zio)
3667 {
3668         spa_t *spa = zio->io_spa;
3669         zio_t *lio = zio->io_logical;
3670         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3671         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3672         uint64_t psize = zio->io_size;
3673         zio_t *pio, *pio_next;
3674         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3675         zio_link_t *zl = NULL;
3676
3677         /*
3678          * If our children haven't all completed,
3679          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3680          */
3681         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3682             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3683             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3684             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3685                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3686
3687         /*
3688          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3689          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3690          * write. We must do this since the allocation is performed
3691          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3692          */
3693         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3694             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3695                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3696                 zio_dva_throttle_done(zio);
3697         }
3698
3699         /*
3700          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3701          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3702          */
3703         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3704                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3705                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3706                 ASSERT(bp != NULL);
3707                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3708                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3709         }
3710
3711         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3712                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3713                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3714
3715         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3716                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3717                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3718                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3719                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3720                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3721                     zio->io_bp_override == NULL &&
3722                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3723                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3724                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3725                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3726                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3727                 }
3728                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3729                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3730         }
3731
3732         /*
3733          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3734          */
3735         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3736         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3737         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3738
3739         /*
3740          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3741          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3742          */
3743         if (zio->io_error == 0) {
3744                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3745                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3746                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3747                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3748                         char *abuf = NULL;
3749                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3750
3751                         if (asize != psize) {
3752                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3753                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3754                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3755                         }
3756
3757                         if (adata != NULL)
3758                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3759
3760                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3761                         zcr->zcr_next = NULL;
3762                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3763                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3764
3765                         if (adata != NULL)
3766                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3767
3768                         if (asize != psize)
3769                                 abd_free(adata);
3770                 }
3771         }
3772
3773         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3774
3775         vdev_stat_update(zio, psize);
3776
3777         if (zio->io_error) {
3778                 /*
3779                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3780                  * generate an error message describing the I/O failure
3781                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3782                  * device is currently unavailable.
3783                  */
3784                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3785                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3786
3787                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3788                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3789                     zio == lio) {
3790                         /*
3791                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3792                          * error and generate a logical data ereport.
3793                          */
3794                         spa_log_error(spa, zio);
3795                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3796                             0, 0);
3797                 }
3798         }
3799
3800         if (zio->io_error && zio == lio) {
3801                 /*
3802                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3803                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3804                  */
3805                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3806                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3807
3808                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3809                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3810                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3811                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3812                         else
3813                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3814                 }
3815
3816                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3817                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3818                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3819                     zio->io_error == ENXIO &&
3820                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3821                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3822                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3823
3824                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3825                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3826
3827                 /*
3828                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3829                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3830                  * based on checksums.  It also might be a good place
3831                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3832                  * processing.
3833                  */
3834         }
3835
3836         /*
3837          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3838          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3839          * errors with errors that happened to the zio itself when
3840          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3841          */
3842         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3843
3844         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3845             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3846             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3847                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3848
3849         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3850
3851         /*
3852          * Godfather I/Os should never suspend.
3853          */
3854         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3855             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3856                 zio->io_reexecute = 0;
3857
3858         if (zio->io_reexecute) {
3859                 /*
3860                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3861                  *
3862                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3863                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3864                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3865                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3866                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3867                  *
3868                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3869                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3870                  * parents not executing until children are ready.
3871                  */
3872                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3873
3874                 zio->io_gang_leader = NULL;
3875
3876                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3877                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3878                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3879
3880                 /*
3881                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3882                  * not a true parent to them. It will track them through
3883                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3884                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3885                  * I/O to return status without blocking.
3886                  */
3887                 zl = NULL;
3888                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3889                     pio = pio_next) {
3890                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3891                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3892
3893                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3894                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3895                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3896                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3897                         }
3898                 }
3899
3900                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3901                         /*
3902                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3903                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3904                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3905                          */
3906                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3907                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3908                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3909                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3910                         /*
3911                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3912                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3913                          */
3914                         zio_suspend(spa, zio);
3915                 } else {
3916                         /*
3917                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3918                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3919                          */
3920 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3921                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3922 #else
3923                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3924 #endif
3925                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3926                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3927                             0, &zio->io_tqent);
3928                 }
3929                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3930         }
3931
3932         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3933         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3934         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3935
3936         /*
3937          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3938          */
3939         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3940                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3941                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3942                 zcr->zcr_next = NULL;
3943                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3944                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3945         }
3946
3947         /*
3948          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3949          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3950          * such, cannot acquire any new parents.
3951          */
3952         if (zio->io_done)
3953                 zio->io_done(zio);
3954
3955         mutex_enter(&zio->io_lock);
3956         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3957         mutex_exit(&zio->io_lock);
3958
3959         zl = NULL;
3960         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3961                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3962                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3963                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3964                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3965         }
3966
3967         if (zio->io_waiter != NULL) {
3968                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3969                 zio->io_executor = NULL;
3970                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3971                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3972         } else {
3973                 zio_destroy(zio);
3974         }
3975
3976         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3977 }
3978
3979 /*
3980  * ==========================================================================
3981  * I/O pipeline definition
3982  * ==========================================================================
3983  */
3984 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3985         NULL,
3986         zio_read_bp_init,
3987         zio_write_bp_init,
3988         zio_free_bp_init,
3989         zio_issue_async,
3990         zio_write_compress,
3991         zio_checksum_generate,
3992         zio_nop_write,
3993         zio_ddt_read_start,
3994         zio_ddt_read_done,
3995         zio_ddt_write,
3996         zio_ddt_free,
3997         zio_gang_assemble,
3998         zio_gang_issue,
3999         zio_dva_throttle,
4000         zio_dva_allocate,
4001         zio_dva_free,
4002         zio_dva_claim,
4003         zio_ready,
4004         zio_vdev_io_start,
4005         zio_vdev_io_done,
4006         zio_vdev_io_assess,
4007         zio_checksum_verify,
4008         zio_done
4009 };
4010
4011
4012
4013
4014 /*
4015  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4016  * pre-order traversal of the object tree.
4017  *
4018  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4019  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4020  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4021  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4022  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4023  * non-meta-dnode bookmarks.
4024  *
4025  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4026  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4027  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4028  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4029  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4030  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4031  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4032  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4033  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4034  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4035  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4036  */
4037 int
4038 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4039     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4040 {
4041         /*
4042          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4043          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4044          * normal-object equivalents.
4045          */
4046         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4047         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4048         uint64_t zb1level, zb2level;
4049
4050         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4051             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4052             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4053                 return (0);
4054
4055         /*
4056          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4057          */
4058         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4059         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4060
4061         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4062                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4063                 zb1L0 = 0;
4064                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4065         } else {
4066                 zb1obj = zb1->zb_object;
4067                 zb1level = zb1->zb_level;
4068         }
4069
4070         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4071                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4072                 zb2L0 = 0;
4073                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4074         } else {
4075                 zb2obj = zb2->zb_object;
4076                 zb2level = zb2->zb_level;
4077         }
4078
4079         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4080         if (zb1obj != zb2obj)
4081                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4082         else if (zb1L0 != zb2L0)
4083                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4084         else if (zb1level != zb2level)
4085                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4086         /*
4087          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4088          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4089          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4090          */
4091         return (0);
4092 }
4093
4094 /*
4095  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4096  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4097  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4098  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4099  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4100  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4101  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4102  *  visited.
4103  */
4104 boolean_t
4105 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4106     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4107 {
4108         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4109         mod_zb.zb_blkid++;
4110         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4111
4112         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4113         if (dnp == NULL)
4114                 return (B_FALSE);
4115
4116         /*
4117          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4118          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4119          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4120          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4121          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4122          *
4123          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4124          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4125          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4126          * always 1, so the math works out.
4127          *
4128          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4129          * to make sure that this code still works afterwards.
4130          */
4131         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4132             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4133             last_block) <= 0);
4134 }