]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r329502: 7614 zfs device evacuation/removal
[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 #ifdef illumos
351         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
352 #else
353         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
354             abd_is_linear(data));
355 #endif
356
357         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
358         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
359         zt->zt_bufsize = bufsize;
360         zt->zt_transform = transform;
361
362         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
363         zio->io_transform_stack = zt;
364
365         zio->io_abd = data;
366         zio->io_size = size;
367 }
368
369 void
370 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
371 {
372         zio_transform_t *zt;
373
374         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
375                 if (zt->zt_transform != NULL)
376                         zt->zt_transform(zio,
377                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
378
379                 if (zt->zt_bufsize != 0)
380                         abd_free(zio->io_abd);
381
382                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
383                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
384                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
385
386                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
387         }
388 }
389
390 /*
391  * ==========================================================================
392  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
393  * ==========================================================================
394  */
395 static void
396 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
397 {
398         ASSERT(zio->io_size > size);
399
400         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
401                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
402 }
403
404 static void
405 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
406 {
407         if (zio->io_error == 0) {
408                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
409                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
410                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
411                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
412
413                 if (ret != 0)
414                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
415         }
416 }
417
418 /*
419  * ==========================================================================
420  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
421  * ==========================================================================
422  */
423 zio_t *
424 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
425 {
426         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
427
428         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
429         if (*zl == NULL)
430                 return (NULL);
431
432         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
433         return ((*zl)->zl_parent);
434 }
435
436 zio_t *
437 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
438 {
439         list_t *cl = &pio->io_child_list;
440
441         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
442         if (*zl == NULL)
443                 return (NULL);
444
445         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
446         return ((*zl)->zl_child);
447 }
448
449 zio_t *
450 zio_unique_parent(zio_t *cio)
451 {
452         zio_link_t *zl = NULL;
453         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
454
455         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
456         return (pio);
457 }
458
459 void
460 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
461 {
462         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
463
464         /*
465          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
466          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
467          * Vdev I/Os can only have vdev children.
468          * The following ASSERT captures all of these constraints.
469          */
470         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
471
472         zl->zl_parent = pio;
473         zl->zl_child = cio;
474
475         mutex_enter(&cio->io_lock);
476         mutex_enter(&pio->io_lock);
477
478         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
479
480         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
481                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
482
483         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
484         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
485
486         pio->io_child_count++;
487         cio->io_parent_count++;
488
489         mutex_exit(&pio->io_lock);
490         mutex_exit(&cio->io_lock);
491 }
492
493 static void
494 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
495 {
496         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
497         ASSERT(zl->zl_child == cio);
498
499         mutex_enter(&cio->io_lock);
500         mutex_enter(&pio->io_lock);
501
502         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
503         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
504
505         pio->io_child_count--;
506         cio->io_parent_count--;
507
508         mutex_exit(&pio->io_lock);
509         mutex_exit(&cio->io_lock);
510
511         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
512 }
513
514 static boolean_t
515 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
516 {
517         boolean_t waiting = B_FALSE;
518
519         mutex_enter(&zio->io_lock);
520         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
521         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
522                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
523                         continue;
524
525                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
526                 if (*countp != 0) {
527                         zio->io_stage >>= 1;
528                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
529                         zio->io_stall = countp;
530                         waiting = B_TRUE;
531                         break;
532                 }
533         }
534         mutex_exit(&zio->io_lock);
535         return (waiting);
536 }
537
538 static void
539 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
540 {
541         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
542         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
543
544         mutex_enter(&pio->io_lock);
545         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
546                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
547         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
548         ASSERT3U(*countp, >, 0);
549
550         (*countp)--;
551
552         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
553                 zio_taskq_type_t type =
554                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
555                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
556                 pio->io_stall = NULL;
557                 mutex_exit(&pio->io_lock);
558                 /*
559                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
560                  * the child can continue to make progress. This also
561                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
562                  * parent-child relationships.
563                  */
564                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
565         } else {
566                 mutex_exit(&pio->io_lock);
567         }
568 }
569
570 static void
571 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
572 {
573         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
574                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
575 }
576
577 int
578 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
579 {
580         const zio_t *z1 = x1;
581         const zio_t *z2 = x2;
582
583         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
584                 return (-1);
585         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
586                 return (1);
587
588         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
589                 return (-1);
590         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
591                 return (1);
592
593         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
594                 return (-1);
595         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
596                 return (1);
597
598         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
599                 return (-1);
600         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
601                 return (1);
602
603         if (z1 < z2)
604                 return (-1);
605         if (z1 > z2)
606                 return (1);
607
608         return (0);
609 }
610
611 /*
612  * ==========================================================================
613  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
614  * ==========================================================================
615  */
616 static zio_t *
617 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
618     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
619     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
620     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
621     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
622 {
623         zio_t *zio;
624
625         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
626         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
627         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
628
629         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
630         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
631         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
632
633         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
634
635         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
636         bzero(zio, sizeof (zio_t));
637
638         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
639         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
640
641         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
642             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
643         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
644             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
645         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
646
647         if (vd != NULL)
648                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
649         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
650                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
651         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
652                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
653         else
654                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
655
656         if (bp != NULL) {
657                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
658                 zio->io_bp_copy = *bp;
659                 zio->io_bp_orig = *bp;
660                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
661                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
662                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
663                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
664                         zio->io_logical = zio;
665                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
666                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
667         }
668
669         zio->io_spa = spa;
670         zio->io_txg = txg;
671         zio->io_done = done;
672         zio->io_private = private;
673         zio->io_type = type;
674         zio->io_priority = priority;
675         zio->io_vd = vd;
676         zio->io_offset = offset;
677         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
678         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
679         zio->io_lsize = lsize;
680         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
681         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
682         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
683         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
684
685         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
686         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
687
688         if (zb != NULL)
689                 zio->io_bookmark = *zb;
690
691         if (pio != NULL) {
692                 if (zio->io_logical == NULL)
693                         zio->io_logical = pio->io_logical;
694                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
695                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
696                 zio_add_child(pio, zio);
697         }
698
699         return (zio);
700 }
701
702 static void
703 zio_destroy(zio_t *zio)
704 {
705         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
706         list_destroy(&zio->io_parent_list);
707         list_destroy(&zio->io_child_list);
708         mutex_destroy(&zio->io_lock);
709         cv_destroy(&zio->io_cv);
710         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
711 }
712
713 zio_t *
714 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
715     void *private, enum zio_flag flags)
716 {
717         zio_t *zio;
718
719         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
720             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
721             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
722
723         return (zio);
724 }
725
726 zio_t *
727 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
728 {
729         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
730 }
731
732 void
733 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
734 {
735         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
736                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
737                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
738         }
739         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
740             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
741                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
742                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
743         }
744         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
745             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
746                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
747                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
748         }
749         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
750                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
751                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
752         }
753         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
754                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
755                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
756         }
757
758         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
759                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
760                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
761                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
762                 }
763         }
764
765         /*
766          * Pool-specific checks.
767          *
768          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
769          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
770          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
771          * that are in the log) to be arbitrarily large.
772          */
773         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
774                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
775                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
776                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
777                             "VDEV %llu",
778                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
779                         continue;
780                 }
781                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
782                 if (vd == NULL) {
783                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
784                             "VDEV %llu",
785                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
786                         continue;
787                 }
788                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
789                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
790                             "VDEV %llu",
791                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
792                         continue;
793                 }
794                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
795                         /*
796                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
797                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
798                          * we can't perform any more checks on them.
799                          */
800                         continue;
801                 }
802                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
803                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
804                 if (BP_IS_GANG(bp))
805                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
806                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
807                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
808                             "OFFSET %llu",
809                             bp, i, (longlong_t)offset);
810                 }
811         }
812 }
813
814 zio_t *
815 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
816     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
817     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
818 {
819         zio_t *zio;
820
821         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
822
823         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
824             data, size, size, done, private,
825             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
826             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
827             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
828
829         return (zio);
830 }
831
832 zio_t *
833 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
834     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
835     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
836     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
837     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
838     const zbookmark_phys_t *zb)
839 {
840         zio_t *zio;
841
842         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
843             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
844             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
845             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
846             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
847             zp->zp_level < 32 &&
848             zp->zp_copies > 0 &&
849             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
850
851         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
852             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
853             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
854             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
855
856         zio->io_ready = ready;
857         zio->io_children_ready = children_ready;
858         zio->io_physdone = physdone;
859         zio->io_prop = *zp;
860
861         /*
862          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
863          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
864          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
865          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
866          */
867         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
868                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
869         }
870
871         return (zio);
872 }
873
874 zio_t *
875 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
876     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
877     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
878 {
879         zio_t *zio;
880
881         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
882             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
883             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
884
885         return (zio);
886 }
887
888 void
889 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
890 {
891         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
892         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
893         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
894         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
895
896         /*
897          * We must reset the io_prop to match the values that existed
898          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
899          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
900          */
901         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
902         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
903         zio->io_prop.zp_copies = copies;
904         zio->io_bp_override = bp;
905 }
906
907 void
908 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
909 {
910
911         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
912
913         /*
914          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
915          * process the free here (by ignoring it) rather than
916          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
917          */
918         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
919                 return;
920         metaslab_check_free(spa, bp);
921
922         /*
923          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
924          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
925          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
926          * in-memory list for later processing.
927          */
928         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
929             txg != spa->spa_syncing_txg ||
930             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
931                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
932         } else {
933                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
934                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
935         }
936 }
937
938 zio_t *
939 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
940     uint64_t size, enum zio_flag flags)
941 {
942         zio_t *zio;
943         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
944
945         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
946         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
947         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
948
949         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
950                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
951
952         metaslab_check_free(spa, bp);
953         arc_freed(spa, bp);
954
955         if (zfs_trim_enabled)
956                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
957                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
958         /*
959          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
960          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
961          * not tied up.
962          */
963         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
964                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
965
966         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
967
968         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
969             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
970             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
971
972         return (zio);
973 }
974
975 zio_t *
976 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
977     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
978 {
979         zio_t *zio;
980
981         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
982
983         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
984                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
985
986         /*
987          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
988          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
989          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
990          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
991          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
992          * so that the SPA knows they're in use.
993          *
994          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
995          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
996          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
997          */
998         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
999         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
1000         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1001
1002         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1003             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1004             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1005         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1006
1007         return (zio);
1008 }
1009
1010 zio_t *
1011 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1012     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1013     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1014 {
1015         zio_t *zio;
1016         int c;
1017
1018         if (vd->vdev_children == 0) {
1019                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1020                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1021                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1022
1023                 zio->io_cmd = cmd;
1024         } else {
1025                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1026
1027                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1028                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1029                             offset, size, done, private, priority, flags));
1030         }
1031
1032         return (zio);
1033 }
1034
1035 zio_t *
1036 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1037     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1038     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1039 {
1040         zio_t *zio;
1041
1042         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1043         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1044             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1045         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1046
1047         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1048             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1049             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1050
1051         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1052
1053         return (zio);
1054 }
1055
1056 zio_t *
1057 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1058     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1059     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1060 {
1061         zio_t *zio;
1062
1063         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1064         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1065             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1066         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1067
1068         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1069             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1070             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1071
1072         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1073
1074         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1075                 /*
1076                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1077                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1078                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1079                  * being written to multiple places in parallel.
1080                  */
1081                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1082                 abd_copy(wbuf, data, size);
1083
1084                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1085         }
1086
1087         return (zio);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Create a child I/O to do some work for us.
1092  */
1093 zio_t *
1094 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1095     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1096     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1097 {
1098         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1099         zio_t *zio;
1100
1101         /*
1102          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1103          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1104          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1105          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1106          * (OPTIONAL or REPAIR).
1107          */
1108         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1109             done != NULL);
1110
1111         /*
1112          * In the common case, where the parent zio was to a normal vdev,
1113          * the child zio must be to a child vdev of that vdev.  Otherwise,
1114          * the child zio must be to a top-level vdev.
1115          */
1116         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops) {
1117                 ASSERT3P(vd->vdev_parent, ==, pio->io_vd);
1118         } else {
1119                 ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
1120         }
1121
1122         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1123                 /*
1124                  * If we have the bp, then the child should perform the
1125                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1126                  * detection as close to the leaves as possible and
1127                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1128                  */
1129                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1130                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1131         }
1132
1133         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1134         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1135                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1136
1137         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1138                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1139                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1140         }
1141
1142         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1143
1144         /*
1145          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1146          * even if the original read was.
1147          */
1148         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1149                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1150
1151         /*
1152          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1153          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1154          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1155          * have already processed the original allocating I/O.
1156          */
1157         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1158             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1159                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1160
1161                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1162                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1163                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1164                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1165                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1166                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1167
1168                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1169         }
1170
1171         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1172             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1173             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1174         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1175
1176         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1177         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1178                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1179
1180         return (zio);
1181 }
1182
1183 zio_t *
1184 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1185     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1186     zio_done_func_t *done, void *private)
1187 {
1188         zio_t *zio;
1189
1190         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1191
1192         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1193             data, size, size, done, private, type, priority,
1194             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1195             vd, offset, NULL,
1196             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1197
1198         return (zio);
1199 }
1200
1201 void
1202 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1203 {
1204         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1205             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1206             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1207 }
1208
1209 zio_t *
1210 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1211 {
1212
1213         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1214
1215         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1216             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1217             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1218             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1219 }
1220
1221 void
1222 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1223 {
1224         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1225         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1226         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1227
1228         /*
1229          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1230          * reconstruction when reading back less than the block size.
1231          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1232          */
1233         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1234         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1235                 /* we are not doing a raw write */
1236                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1237                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1238         }
1239 }
1240
1241 /*
1242  * ==========================================================================
1243  * Prepare to read and write logical blocks
1244  * ==========================================================================
1245  */
1246
1247 static int
1248 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1249 {
1250         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1251
1252         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1253
1254         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1255             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1256             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1257                 uint64_t psize =
1258                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1259                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1260                     psize, psize, zio_decompress);
1261         }
1262
1263         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1264                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1265
1266                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1267                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1268                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1269                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1270         } else {
1271                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1272                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1273         }
1274
1275         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1276                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1277
1278         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1279                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1280
1281         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1282                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1283
1284         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1285 }
1286
1287 static int
1288 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1289 {
1290         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1291                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1292
1293         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1294
1295         if (zio->io_bp_override) {
1296                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1297                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1298
1299                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1300                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1301
1302                 *bp = *zio->io_bp_override;
1303                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1304
1305                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1306                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1307
1308                 /*
1309                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1310                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1311                  * has already occurred.
1312                  */
1313                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1314                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1315                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1316                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1317                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1318                 }
1319
1320                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1321
1322                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1323                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1324
1325                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1326                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1327
1328                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1329                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1330                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1331                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1332                 }
1333
1334                 /*
1335                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1336                  * it as a regular write I/O.
1337                  */
1338                 zio->io_bp_override = NULL;
1339                 *bp = zio->io_bp_orig;
1340                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1341         }
1342
1343         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1344 }
1345
1346 static int
1347 zio_write_compress(zio_t *zio)
1348 {
1349         spa_t *spa = zio->io_spa;
1350         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1351         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1352         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1353         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1354         uint64_t psize = zio->io_size;
1355         int pass = 1;
1356
1357         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1358
1359         /*
1360          * If our children haven't all reached the ready stage,
1361          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1362          */
1363         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1364             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1365                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1366         }
1367
1368         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1369                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1370
1371         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1372                 /*
1373                  * Now that all our children are ready, run the callback
1374                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1375                  * data to be written.
1376                  */
1377                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1378                 zio->io_children_ready(zio);
1379         }
1380
1381         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1382         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1383
1384         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1385                 /*
1386                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1387                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1388                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1389                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1390                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1391                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1392                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1393                  */
1394                 pass = spa_sync_pass(spa);
1395
1396                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1397                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1398                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1399
1400                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1401                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1402
1403                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1404                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1405                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1406         }
1407
1408         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1409         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1410                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1411                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1412                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1413                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1414                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1415                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1416                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1417                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1418                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1419                             cbuf, compress, lsize, psize);
1420                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1421                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1422                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1423                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1424                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1425                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1426                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1427                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1428                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1429                 } else {
1430                         /*
1431                          * Round up compressed size up to the ashift
1432                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1433                          * This ensures that the compressed size of the BP
1434                          * (and thus compressratio property) are correct,
1435                          * in that we charge for the padding used to fill out
1436                          * the last sector.
1437                          */
1438                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1439                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1440                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1441                         if (rounded >= lsize) {
1442                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1443                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1444                                 psize = lsize;
1445                         } else {
1446                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1447                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1448                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1449                                 psize = rounded;
1450                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1451                                     psize, lsize, NULL);
1452                         }
1453                 }
1454
1455                 /*
1456                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1457                  * it as a regular write I/O.
1458                  */
1459                 zio->io_bp_override = NULL;
1460                 *bp = zio->io_bp_orig;
1461                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1462         } else {
1463                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1464         }
1465
1466         /*
1467          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1468          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1469          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1470          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1471          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1472          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1473          */
1474         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1475             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1476             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1477                 ASSERT(psize != 0);
1478                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1479                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1480                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1481         } else {
1482                 BP_ZERO(bp);
1483                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1484         }
1485
1486         if (psize == 0) {
1487                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1488                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1489                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1490                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1491                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1492                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1493                 }
1494                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1495         } else {
1496                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1497                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1498                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1499                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1500                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1501                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1502                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1503                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1504                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1505                 if (zp->zp_dedup) {
1506                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1507                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1508                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1509                 }
1510                 if (zp->zp_nopwrite) {
1511                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1512                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1513                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1514                 }
1515         }
1516         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1517 }
1518
1519 static int
1520 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1521 {
1522         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1523
1524         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1525                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1526                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1527         }
1528
1529         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1530
1531         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1532 }
1533
1534 /*
1535  * ==========================================================================
1536  * Execute the I/O pipeline
1537  * ==========================================================================
1538  */
1539
1540 static void
1541 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1542 {
1543         spa_t *spa = zio->io_spa;
1544         zio_type_t t = zio->io_type;
1545         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1546
1547         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1548
1549         /*
1550          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1551          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1552          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1553          */
1554         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1555                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1556
1557         /*
1558          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1559          */
1560         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1561                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1562
1563         /*
1564          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1565          * available.
1566          */
1567         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1568             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1569                 q++;
1570
1571         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1572
1573         /*
1574          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1575          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1576          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1577          */
1578 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1579         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1580 #else
1581         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1582 #endif
1583         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1584             flags, &zio->io_tqent);
1585 }
1586
1587 static boolean_t
1588 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1589 {
1590         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1591         spa_t *spa = zio->io_spa;
1592
1593         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1594                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1595                 uint_t i;
1596                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1597                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1598                                 return (B_TRUE);
1599                 }
1600         }
1601
1602         return (B_FALSE);
1603 }
1604
1605 static int
1606 zio_issue_async(zio_t *zio)
1607 {
1608         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1609
1610         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1611 }
1612
1613 void
1614 zio_interrupt(zio_t *zio)
1615 {
1616         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1617 }
1618
1619 void
1620 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1621 {
1622         /*
1623          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1624          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1625          * functionality has been disabled for userspace builds.
1626          */
1627
1628 #ifdef _KERNEL
1629         /*
1630          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1631          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1632          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1633          */
1634         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1635                 hrtime_t now = gethrtime();
1636
1637                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1638                         /*
1639                          * This IO has already taken longer than the target
1640                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1641                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1642                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1643                          * the target latency being set to a value less than
1644                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1645                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1646                          * IO request).
1647                          */
1648
1649                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1650                             hrtime_t, now);
1651
1652                         zio_interrupt(zio);
1653                 } else {
1654                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1655
1656                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1657                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1658
1659                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1660                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1661                 }
1662
1663                 return;
1664         }
1665 #endif
1666
1667         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1668         zio_interrupt(zio);
1669 }
1670
1671 /*
1672  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1673  *
1674  *      (1) the I/O completes
1675  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1676  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1677  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1678  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1679  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1680  *
1681  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1682  * burns a thread in cv_wait().
1683  *
1684  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1685  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1686  */
1687 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1688
1689 void
1690 zio_execute(zio_t *zio)
1691 {
1692         zio->io_executor = curthread;
1693
1694         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1695
1696         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1697                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1698                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1699                 int rv;
1700
1701                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1702                 ASSERT(ISP2(stage));
1703                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1704
1705                 do {
1706                         stage <<= 1;
1707                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1708
1709                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1710
1711                 /*
1712                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1713                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1714                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1715                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1716                  *
1717                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1718                  * be sent to disk promptly.
1719                  */
1720                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1721                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1722                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1723                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1724                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1725                         return;
1726                 }
1727
1728                 zio->io_stage = stage;
1729                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1730                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1731
1732                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1733                         return;
1734
1735                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1736         }
1737 }
1738
1739 /*
1740  * ==========================================================================
1741  * Initiate I/O, either sync or async
1742  * ==========================================================================
1743  */
1744 int
1745 zio_wait(zio_t *zio)
1746 {
1747         int error;
1748
1749         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1750         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1751
1752         zio->io_waiter = curthread;
1753         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1754         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1755
1756         zio_execute(zio);
1757
1758         mutex_enter(&zio->io_lock);
1759         while (zio->io_executor != NULL)
1760                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1761         mutex_exit(&zio->io_lock);
1762
1763         error = zio->io_error;
1764         zio_destroy(zio);
1765
1766         return (error);
1767 }
1768
1769 void
1770 zio_nowait(zio_t *zio)
1771 {
1772         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1773
1774         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1775             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1776                 /*
1777                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1778                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1779                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1780                  */
1781                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1782
1783                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1784         }
1785
1786         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1787         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1788         zio_execute(zio);
1789 }
1790
1791 /*
1792  * ==========================================================================
1793  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1794  * ==========================================================================
1795  */
1796
1797 static void
1798 zio_reexecute(zio_t *pio)
1799 {
1800         zio_t *cio, *cio_next;
1801
1802         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1803         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1804         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1805         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1806
1807         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1808         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1809         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1810         pio->io_reexecute = 0;
1811         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1812         pio->io_pipeline_trace = 0;
1813         pio->io_error = 0;
1814         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1815                 pio->io_state[w] = 0;
1816         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1817                 pio->io_child_error[c] = 0;
1818
1819         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1820                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1821
1822         /*
1823          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1824          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1825          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1826          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1827          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1828          */
1829         zio_link_t *zl = NULL;
1830         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1831                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1832                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1833                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1834                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1835                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1836                 zio_reexecute(cio);
1837         }
1838
1839         /*
1840          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1841          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1842          * responsibility of the caller to wait on it.
1843          */
1844         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1845                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1846                 zio_execute(pio);
1847         }
1848 }
1849
1850 void
1851 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1852 {
1853         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1854                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1855                     "failure and the failure mode property for this pool "
1856                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1857
1858         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1859
1860         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1861
1862         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1863                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1864                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1865                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1866
1867         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1868
1869         if (zio != NULL) {
1870                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1871                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1872                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1873                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1874                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1875                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1876         }
1877
1878         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1879 }
1880
1881 int
1882 zio_resume(spa_t *spa)
1883 {
1884         zio_t *pio;
1885
1886         /*
1887          * Reexecute all previously suspended i/o.
1888          */
1889         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1890         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1891         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1892         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1893         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1894         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1895
1896         if (pio == NULL)
1897                 return (0);
1898
1899         zio_reexecute(pio);
1900         return (zio_wait(pio));
1901 }
1902
1903 void
1904 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1905 {
1906         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1907         while (spa_suspended(spa))
1908                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1909         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1910 }
1911
1912 /*
1913  * ==========================================================================
1914  * Gang blocks.
1915  *
1916  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1917  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1918  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1919  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1920  * block from smaller fragments.
1921  *
1922  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1923  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1924  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1925  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1926  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1927  *
1928  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1929  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1930  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1931  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1932  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1933  *
1934  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1935  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1936  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1937  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1938  *
1939  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1940  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1941  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1942  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1943  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1944  * bps for every constituent of the gang block.
1945  *
1946  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1947  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1948  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1949  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1950  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1951  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1952  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1953  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1954  * gang header's blk_cksum as described above.
1955  *
1956  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1957  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1958  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1959  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1960  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1961  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1962  *
1963  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1964  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1965  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1966  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1967  *
1968  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1969  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1970  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1971  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1972  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1973  *
1974  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1975  * ==========================================================================
1976  */
1977
1978 static void
1979 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
1980 {
1981         abd_put(zio->io_abd);
1982 }
1983
1984 static zio_t *
1985 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1986     uint64_t offset)
1987 {
1988         if (gn != NULL)
1989                 return (pio);
1990
1991         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
1992             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
1993             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1994             &pio->io_bookmark));
1995 }
1996
1997 static zio_t *
1998 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1999     uint64_t offset)
2000 {
2001         zio_t *zio;
2002
2003         if (gn != NULL) {
2004                 abd_t *gbh_abd =
2005                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2006                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2007                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2008                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2009                     &pio->io_bookmark);
2010                 /*
2011                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2012                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2013                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2014                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2015                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2016                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2017                  * this is just good hygiene.)
2018                  */
2019                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2020                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2021
2022                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2023                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2024
2025                         abd_put(buf);
2026                 }
2027                 /*
2028                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2029                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2030                  */
2031                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2032                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2033         } else {
2034                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2035                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2036                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2037                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2038         }
2039
2040         return (zio);
2041 }
2042
2043 /* ARGSUSED */
2044 static zio_t *
2045 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2046     uint64_t offset)
2047 {
2048         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2049             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2050             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2051 }
2052
2053 /* ARGSUSED */
2054 static zio_t *
2055 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2056     uint64_t offset)
2057 {
2058         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2059             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2060 }
2061
2062 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2063         NULL,
2064         zio_read_gang,
2065         zio_rewrite_gang,
2066         zio_free_gang,
2067         zio_claim_gang,
2068         NULL
2069 };
2070
2071 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2072
2073 static zio_gang_node_t *
2074 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2075 {
2076         zio_gang_node_t *gn;
2077
2078         ASSERT(*gnpp == NULL);
2079
2080         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2081         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2082         *gnpp = gn;
2083
2084         return (gn);
2085 }
2086
2087 static void
2088 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2089 {
2090         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2091
2092         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2093                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2094
2095         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2096         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2097         *gnpp = NULL;
2098 }
2099
2100 static void
2101 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2102 {
2103         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2104
2105         if (gn == NULL)
2106                 return;
2107
2108         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2109                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2110
2111         zio_gang_node_free(gnpp);
2112 }
2113
2114 static void
2115 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2116 {
2117         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2118         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2119
2120         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2121         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2122
2123         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2124             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2125             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2126 }
2127
2128 static void
2129 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2130 {
2131         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2132         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2133         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2134
2135         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2136         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2137
2138         if (zio->io_error)
2139                 return;
2140
2141         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2142         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2143                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2144
2145         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2146         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2147         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2148
2149         abd_put(zio->io_abd);
2150
2151         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2152                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2153                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2154                         continue;
2155                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2156         }
2157 }
2158
2159 static void
2160 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2161     uint64_t offset)
2162 {
2163         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2164         zio_t *zio;
2165
2166         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2167         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2168         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2169
2170         /*
2171          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2172          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2173          */
2174         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2175
2176         if (gn != NULL) {
2177                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2178
2179                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2180                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2181                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2182                                 continue;
2183                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2184                             offset);
2185                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2186                 }
2187         }
2188
2189         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2190                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2191
2192         if (zio != pio)
2193                 zio_nowait(zio);
2194 }
2195
2196 static int
2197 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2198 {
2199         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2200
2201         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2202         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2203
2204         zio->io_gang_leader = zio;
2205
2206         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2207
2208         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2209 }
2210
2211 static int
2212 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2213 {
2214         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2215
2216         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2217                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2218         }
2219
2220         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2221         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2222
2223         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2224                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2225                     0);
2226         else
2227                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2228
2229         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2230
2231         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2232 }
2233
2234 static void
2235 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2236 {
2237         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2238         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2239         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2240         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2241         uint64_t asize;
2242
2243         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2244                 return;
2245
2246         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2247
2248         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2249         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2250         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2251         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2252         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2253
2254         mutex_enter(&pio->io_lock);
2255         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2256                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2257                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2258                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2259                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2260         }
2261         mutex_exit(&pio->io_lock);
2262 }
2263
2264 static void
2265 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2266 {
2267         abd_put(zio->io_abd);
2268 }
2269
2270 static int
2271 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2272 {
2273         spa_t *spa = pio->io_spa;
2274         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2275         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2276         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2277         zio_t *zio;
2278         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2279         zio_gbh_phys_t *gbh;
2280         abd_t *gbh_abd;
2281         uint64_t txg = pio->io_txg;
2282         uint64_t resid = pio->io_size;
2283         uint64_t lsize;
2284         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2285         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2286         zio_prop_t zp;
2287         int error;
2288
2289         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2290         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2291                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2292                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2293
2294                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2295                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2296
2297                 /*
2298                  * The logical zio has already placed a reservation for
2299                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2300                  * additional copies. These additional copies
2301                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2302                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2303                  * additional reservations for gang blocks.
2304                  */
2305                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2306                     pio, flags));
2307         }
2308
2309         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2310             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2311             &pio->io_alloc_list, pio);
2312         if (error) {
2313                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2314                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2315                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2316
2317                         /*
2318                          * If we failed to allocate the gang block header then
2319                          * we remove any additional allocation reservations that
2320                          * we placed here. The original reservation will
2321                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2322                          * stage.
2323                          */
2324                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2325                             gbh_copies - copies, pio);
2326                 }
2327                 pio->io_error = error;
2328                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2329         }
2330
2331         if (pio == gio) {
2332                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2333         } else {
2334                 gnpp = pio->io_private;
2335                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2336         }
2337
2338         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2339         gbh = gn->gn_gbh;
2340         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2341         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2342
2343         /*
2344          * Create the gang header.
2345          */
2346         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2347             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2348             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2349
2350         /*
2351          * Create and nowait the gang children.
2352          */
2353         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2354                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2355                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2356                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2357
2358                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2359                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2360                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2361                 zp.zp_level = 0;
2362                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2363                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2364                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2365                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2366
2367                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2368                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2369                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2370                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2371                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2372
2373                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2374                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2375                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2376
2377                         /*
2378                          * Gang children won't throttle but we should
2379                          * account for their work, so reserve an allocation
2380                          * slot for them here.
2381                          */
2382                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2383                             zp.zp_copies, cio, flags));
2384                 }
2385                 zio_nowait(cio);
2386         }
2387
2388         /*
2389          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2390          */
2391         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2392
2393         zio_nowait(zio);
2394
2395         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2396 }
2397
2398 /*
2399  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2400  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2401  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2402  * mutually exclusive with dedup.
2403  *
2404  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2405  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2406  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2407  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2408  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2409  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2410  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2411  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2412  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2413  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2414  * themselves remain secret.
2415  */
2416 static int
2417 zio_nop_write(zio_t *zio)
2418 {
2419         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2420         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2421         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2422
2423         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2424         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2425         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2426         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2427         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2428         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2429
2430         /*
2431          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2432          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2433          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2434          * allocate a new bp.
2435          */
2436         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2437             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2438             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2439             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2440             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2441             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2442             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2443                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2444
2445         /*
2446          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2447          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2448          */
2449         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2450                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2451                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2452                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2453                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2454                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2455                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2456                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2457
2458                 *bp = *bp_orig;
2459                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2460                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2461         }
2462
2463         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2464 }
2465
2466 /*
2467  * ==========================================================================
2468  * Dedup
2469  * ==========================================================================
2470  */
2471 static void
2472 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2473 {
2474         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2475         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2476         ddt_phys_t *ddp;
2477         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2478
2479         mutex_enter(&pio->io_lock);
2480         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2481         if (zio->io_error == 0)
2482                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2483
2484         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2485                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2486         else
2487                 abd_free(zio->io_abd);
2488         mutex_exit(&pio->io_lock);
2489 }
2490
2491 static int
2492 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2493 {
2494         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2495
2496         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2497         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2498         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2499
2500         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2501                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2502                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2503                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2504                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2505                 blkptr_t blk;
2506
2507                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2508                 zio->io_vsd = dde;
2509
2510                 if (ddp_self == NULL)
2511                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2512
2513                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2514                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2515                                 continue;
2516                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2517                             &blk);
2518                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2519                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2520                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2521                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2522                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2523                 }
2524                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2525         }
2526
2527         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2528             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2529             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2530
2531         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2532 }
2533
2534 static int
2535 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2536 {
2537         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2538
2539         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2540                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2541         }
2542
2543         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2544         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2545         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2546
2547         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2548                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2549                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2550                 if (ddt == NULL) {
2551                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2552                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2553                 }
2554                 if (dde == NULL) {
2555                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2556                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2557                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2558                 }
2559                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2560                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2561                             zio->io_size);
2562                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2563                 }
2564                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2565                 zio->io_vsd = NULL;
2566         }
2567
2568         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2569
2570         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2571 }
2572
2573 static boolean_t
2574 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2575 {
2576         spa_t *spa = zio->io_spa;
2577         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2578
2579         /* We should never get a raw, override zio */
2580         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2581
2582         /*
2583          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2584          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2585          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2586          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2587          */
2588         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2589                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2590
2591                 if (lio != NULL) {
2592                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2593                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2594                             zio->io_orig_size) != 0);
2595                 }
2596         }
2597
2598         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2599                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2600
2601                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2602                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2603                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2604                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2605                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2606                         int error;
2607
2608                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2609
2610                         ddt_exit(ddt);
2611
2612                         /*
2613                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2614                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2615                          * don't want to look at any transformations that have
2616                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2617                          * data will actually be the same in io_abd and
2618                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2619                          * a raw ARC read.
2620                          */
2621                         if (do_raw) {
2622                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2623                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2624                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2625                                     zio->io_size));
2626                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2627                         }
2628
2629                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2630                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2631                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2632
2633                         if (error == 0) {
2634                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2635                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2636                                     zio->io_orig_size) != 0)
2637                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2638                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2639                         }
2640
2641                         ddt_enter(ddt);
2642                         return (error != 0);
2643                 }
2644         }
2645
2646         return (B_FALSE);
2647 }
2648
2649 static void
2650 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2651 {
2652         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2653         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2654         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2655         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2656         zio_t *pio;
2657
2658         if (zio->io_error)
2659                 return;
2660
2661         ddt_enter(ddt);
2662
2663         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2664
2665         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2666
2667         zio_link_t *zl = NULL;
2668         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2669                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2670
2671         ddt_exit(ddt);
2672 }
2673
2674 static void
2675 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2676 {
2677         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2678         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2679         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2680         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2681
2682         ddt_enter(ddt);
2683
2684         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2685         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2686         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2687
2688         if (zio->io_error == 0) {
2689                 zio_link_t *zl = NULL;
2690                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2691                         ddt_phys_addref(ddp);
2692         } else {
2693                 ddt_phys_clear(ddp);
2694         }
2695
2696         ddt_exit(ddt);
2697 }
2698
2699 static void
2700 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2701 {
2702         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2703         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2704         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2705         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2706         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2707         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2708         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2709
2710         ddt_enter(ddt);
2711
2712         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2713         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2714         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2715
2716         if (zio->io_error == 0) {
2717                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2718                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2719                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2720                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2721                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2722                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2723         }
2724
2725         ddt_exit(ddt);
2726 }
2727
2728 static int
2729 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2730 {
2731         spa_t *spa = zio->io_spa;
2732         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2733         uint64_t txg = zio->io_txg;
2734         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2735         int p = zp->zp_copies;
2736         int ditto_copies;
2737         zio_t *cio = NULL;
2738         zio_t *dio = NULL;
2739         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2740         ddt_entry_t *dde;
2741         ddt_phys_t *ddp;
2742
2743         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2744         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2745         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2746         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2747
2748         ddt_enter(ddt);
2749         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2750         ddp = &dde->dde_phys[p];
2751
2752         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2753                 /*
2754                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2755                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2756                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2757                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2758                  */
2759                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2760                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2761                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2762                         zio_pop_transforms(zio);
2763                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2764                         BP_ZERO(bp);
2765                 } else {
2766                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2767                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2768                 }
2769                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2770                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2771                 ddt_exit(ddt);
2772                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2773         }
2774
2775         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2776         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2777
2778         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2779             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2780                 zio_prop_t czp = *zp;
2781
2782                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2783
2784                 /*
2785                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2786                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2787                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2788                  * This is safe, because using the override bp is just an
2789                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2790                  */
2791                 if (zio->io_bp_override) {
2792                         zio_pop_transforms(zio);
2793                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2794                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2795                         zio->io_bp_override = NULL;
2796                         BP_ZERO(bp);
2797                         ddt_exit(ddt);
2798                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2799                 }
2800
2801                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2802                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2803                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2804                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2805
2806                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2807                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2808         }
2809
2810         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2811                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2812                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2813                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2814                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2815                 else
2816                         ddt_phys_addref(ddp);
2817         } else if (zio->io_bp_override) {
2818                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2819                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2820                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2821                 ddt_phys_addref(ddp);
2822         } else {
2823                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2824                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2825                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2826                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2827                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2828
2829                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2830                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2831         }
2832
2833         ddt_exit(ddt);
2834
2835         if (cio)
2836                 zio_nowait(cio);
2837         if (dio)
2838                 zio_nowait(dio);
2839
2840         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2841 }
2842
2843 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2844
2845 static int
2846 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2847 {
2848         spa_t *spa = zio->io_spa;
2849         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2850         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2851         ddt_entry_t *dde;
2852         ddt_phys_t *ddp;
2853
2854         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2855         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2856
2857         ddt_enter(ddt);
2858         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2859         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2860         ddt_phys_decref(ddp);
2861         ddt_exit(ddt);
2862
2863         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2864 }
2865
2866 /*
2867  * ==========================================================================
2868  * Allocate and free blocks
2869  * ==========================================================================
2870  */
2871
2872 static zio_t *
2873 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2874 {
2875         zio_t *zio;
2876
2877         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2878
2879         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2880         if (zio == NULL)
2881                 return (NULL);
2882
2883         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2884
2885         /*
2886          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2887          * reserve then we throttle.
2888          */
2889         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2890             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2891                 return (NULL);
2892         }
2893
2894         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2895         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2896
2897         return (zio);
2898 }
2899
2900 static int
2901 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2902 {
2903         spa_t *spa = zio->io_spa;
2904         zio_t *nio;
2905
2906         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2907             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2908             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2909             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2910                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2911         }
2912
2913         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2914
2915         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2916         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2917
2918         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2919
2920         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2921         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2922
2923         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2924         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2925
2926         if (nio == zio)
2927                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2928
2929         if (nio != NULL) {
2930                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2931                 /*
2932                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2933                  * it is processed by a different thread. We do this to
2934                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2935                  * throttled and children are making progress. We allow
2936                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2937                  * been waiting.
2938                  */
2939                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2940         }
2941         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2942 }
2943
2944 void
2945 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2946 {
2947         zio_t *zio;
2948
2949         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2950         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2951         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2952         if (zio == NULL)
2953                 return;
2954
2955         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2956         ASSERT0(zio->io_error);
2957         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2958 }
2959
2960 static int
2961 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2962 {
2963         spa_t *spa = zio->io_spa;
2964         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2965         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2966         int error;
2967         int flags = 0;
2968
2969         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2970                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2971                 zio->io_gang_leader = zio;
2972         }
2973
2974         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2975         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2976         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2977         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2978         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2979
2980         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2981                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2982         }
2983         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2984                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2985         }
2986         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2987                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2988         }
2989
2990         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2991             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
2992             &zio->io_alloc_list, zio);
2993
2994         if (error != 0) {
2995                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2996                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2997                     error);
2998                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2999                         return (zio_write_gang_block(zio));
3000                 zio->io_error = error;
3001         }
3002
3003         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3004 }
3005
3006 static int
3007 zio_dva_free(zio_t *zio)
3008 {
3009         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3010
3011         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3012 }
3013
3014 static int
3015 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3016 {
3017         int error;
3018
3019         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3020         if (error)
3021                 zio->io_error = error;
3022
3023         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3024 }
3025
3026 /*
3027  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3028  * and we want to give back the block we just allocated.
3029  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3030  */
3031 static void
3032 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3033 {
3034         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3035         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3036
3037         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3038                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3039
3040         if (gn != NULL) {
3041                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3042                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3043                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3044                 }
3045         }
3046 }
3047
3048 /*
3049  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3050  */
3051 int
3052 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
3053     uint64_t size, boolean_t *slog)
3054 {
3055         int error = 1;
3056         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3057
3058         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3059
3060         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3061         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3062             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL);
3063         if (error == 0) {
3064                 *slog = TRUE;
3065         } else {
3066                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3067                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3068                     &io_alloc_list, NULL);
3069                 if (error == 0)
3070                         *slog = FALSE;
3071         }
3072         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3073
3074         if (error == 0) {
3075                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3076                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3077                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3078                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3079                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3080                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3081                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3082                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3083                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3084                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3085         } else {
3086                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3087                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3088         }
3089
3090         return (error);
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Free an intent log block.
3095  */
3096 void
3097 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
3098 {
3099         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
3100         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
3101
3102         zio_free(spa, txg, bp);
3103 }
3104
3105 /*
3106  * ==========================================================================
3107  * Read, write and delete to physical devices
3108  * ==========================================================================
3109  */
3110
3111
3112 /*
3113  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3114  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3115  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3116  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3117  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3118  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3119  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3120  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3121  */
3122 static int
3123 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3124 {
3125         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3126         uint64_t align;
3127         spa_t *spa = zio->io_spa;
3128         int ret;
3129
3130         ASSERT(zio->io_error == 0);
3131         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3132
3133         if (vd == NULL) {
3134                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3135                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3136
3137                 /*
3138                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3139                  */
3140                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3141                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3142         }
3143
3144         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3145             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3146                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3147                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3148         }
3149
3150         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3151         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd->vdev_removing) {
3152                 ASSERT(zio->io_flags &
3153                     (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3154                     ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3155         }
3156
3157         /*
3158          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3159          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3160          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3161          * characteristics:
3162          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3163          *      - any reads of user data
3164          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3165          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3166          */
3167         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3168             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3169             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3170             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3171                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3172                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3173                 if (old != new)
3174                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3175         }
3176
3177         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3178
3179         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3180             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3181                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3182                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3183                 abd_t *abuf = NULL;
3184                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3185                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3186                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3187                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3188                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3189                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3190                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3191                 }
3192                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3193                     zio_subblock);
3194         }
3195
3196         /*
3197          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3198          * before proceeding.
3199          */
3200         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3201                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3202                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3203         } else {
3204                 /*
3205                  * For the physical io we allow alignment
3206                  * to a logical block size.
3207                  */
3208                 uint64_t log_align =
3209                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3210                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3211                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3212         }
3213
3214         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3215
3216         /*
3217          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3218          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3219          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3220          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3221          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3222          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3223          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3224          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3225          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3226          * The same logic applies to any form of nested replication:
3227          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3228          */
3229         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3230             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3231             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3232             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3233                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3234                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3235                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3236         }
3237
3238         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3239                 switch (zio->io_type) {
3240                 case ZIO_TYPE_READ:
3241                         if (vdev_cache_read(zio))
3242                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3243                         /* FALLTHROUGH */
3244                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3245                 case ZIO_TYPE_FREE:
3246                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3247                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3248
3249                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3250                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3251                                 zio_interrupt(zio);
3252                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3253                         }
3254                         break;
3255                 }
3256                 /*
3257                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3258                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3259                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3260                  */
3261                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3262                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3263                     !trim_map_write_start(zio))
3264                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3265         }
3266
3267         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3268         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3269 }
3270
3271 static int
3272 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3273 {
3274         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3275         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3276         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3277
3278         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3279                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3280         }
3281
3282         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3283             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3284
3285         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3286             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3287             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3288
3289                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3290                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3291                         trim_map_write_done(zio);
3292
3293                 vdev_queue_io_done(zio);
3294
3295                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3296                         vdev_cache_write(zio);
3297
3298                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3299                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3300                             zio, EIO);
3301
3302                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3303                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3304
3305                 if (zio->io_error) {
3306                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3307                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3308                                 /* Not all devices support TRIM. */
3309                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3310                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3311                         } else {
3312                                 unexpected_error = B_TRUE;
3313                         }
3314                 }
3315         }
3316
3317         ops->vdev_op_io_done(zio);
3318
3319         if (unexpected_error)
3320                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3321
3322         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3323 }
3324
3325 /*
3326  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3327  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3328  */
3329 static void
3330 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3331     const void *good_buf)
3332 {
3333         /* no processing needed */
3334         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3335 }
3336
3337 /*ARGSUSED*/
3338 void
3339 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3340 {
3341         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3342
3343         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3344
3345         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3346         zcr->zcr_cbdata = buf;
3347         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3348         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3349 }
3350
3351 static int
3352 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3353 {
3354         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3355
3356         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3357                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3358         }
3359
3360         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3361                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3362
3363         if (zio->io_vsd != NULL) {
3364                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3365                 zio->io_vsd = NULL;
3366         }
3367
3368         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3369                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3370
3371         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3372             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3373                 switch (zio->io_error) {
3374                 case 0:
3375                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3376                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3377                         break;
3378                 case EOPNOTSUPP:
3379                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3380                         break;
3381                 default:
3382                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3383                         break;
3384                 }
3385         }
3386
3387         /*
3388          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3389          *
3390          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3391          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3392          */
3393         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3394             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3395                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3396                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3397                 zio->io_error = 0;
3398                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3399                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3400                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3401                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3402                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3403                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3404         }
3405
3406         /*
3407          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3408          * if the device is not accessible at all.
3409          */
3410         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3411             !vdev_accessible(vd, zio))
3412                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3413
3414         /*
3415          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3416          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3417          */
3418         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3419             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3420                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3421         }
3422
3423         /*
3424          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3425          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3426          * that we don't bother with it in the future.
3427          */
3428         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3429             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3430             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3431                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3432
3433         if (zio->io_error)
3434                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3435
3436         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3437             zio->io_physdone != NULL) {
3438                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3439                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3440                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3441         }
3442
3443         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3444 }
3445
3446 void
3447 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3448 {
3449         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3450         ASSERT(zio->io_error == 0);
3451
3452         zio->io_stage >>= 1;
3453 }
3454
3455 void
3456 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3457 {
3458         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3459
3460         zio->io_stage >>= 1;
3461 }
3462
3463 void
3464 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3465 {
3466         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3467         ASSERT(zio->io_error == 0);
3468
3469         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3470         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3471 }
3472
3473 /*
3474  * ==========================================================================
3475  * Generate and verify checksums
3476  * ==========================================================================
3477  */
3478 static int
3479 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3480 {
3481         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3482         enum zio_checksum checksum;
3483
3484         if (bp == NULL) {
3485                 /*
3486                  * This is zio_write_phys().
3487                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3488                  */
3489                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3490
3491                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3492                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3493
3494                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3495         } else {
3496                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3497                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3498                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3499                 } else {
3500                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3501                 }
3502         }
3503
3504         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3505
3506         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3507 }
3508
3509 static int
3510 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3511 {
3512         zio_bad_cksum_t info;
3513         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3514         int error;
3515
3516         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3517
3518         if (bp == NULL) {
3519                 /*
3520                  * This is zio_read_phys().
3521                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3522                  */
3523                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3524                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3525
3526                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3527         }
3528
3529         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3530                 zio->io_error = error;
3531                 if (error == ECKSUM &&
3532                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3533                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3534                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3535                             zio->io_size, NULL, &info);
3536                 }
3537         }
3538
3539         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3540 }
3541
3542 /*
3543  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3544  */
3545 void
3546 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3547 {
3548         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3549 }
3550
3551 /*
3552  * ==========================================================================
3553  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3554  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3555  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3556  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3557  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3558  * ==========================================================================
3559  */
3560 int
3561 zio_worst_error(int e1, int e2)
3562 {
3563         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3564         int r1, r2;
3565
3566         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3567                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3568                         break;
3569
3570         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3571                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3572                         break;
3573
3574         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3575 }
3576
3577 /*
3578  * ==========================================================================
3579  * I/O completion
3580  * ==========================================================================
3581  */
3582 static int
3583 zio_ready(zio_t *zio)
3584 {
3585         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3586         zio_t *pio, *pio_next;
3587         zio_link_t *zl = NULL;
3588
3589         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3590             ZIO_WAIT_READY)) {
3591                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3592         }
3593
3594         if (zio->io_ready) {
3595                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3596                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3597                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3598                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3599
3600                 zio->io_ready(zio);
3601         }
3602
3603         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3604                 zio->io_bp_copy = *bp;
3605
3606         if (zio->io_error != 0) {
3607                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3608
3609                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3610                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3611                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3612                         /*
3613                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3614                          * issue the next I/O to allocate.
3615                          */
3616                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3617                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3618                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3619                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3620                 }
3621         }
3622
3623         mutex_enter(&zio->io_lock);
3624         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3625         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3626         mutex_exit(&zio->io_lock);
3627
3628         /*
3629          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3630          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3631          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3632          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3633          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3634          */
3635         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3636                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3637                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3638         }
3639
3640         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3641                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3642                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3643                 } else {
3644                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3645                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3646                 }
3647         }
3648
3649         if (zio_injection_enabled &&
3650             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3651                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3652
3653         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3654 }
3655
3656 /*
3657  * Update the allocation throttle accounting.
3658  */
3659 static void
3660 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3661 {
3662         zio_t *lio = zio->io_logical;
3663         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3664         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3665         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3666
3667         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3668         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3669         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3670         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3671         ASSERT(vd != NULL);
3672         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3673         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3674         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3675         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3676         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3677
3678         /*
3679          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3680          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3681          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3682          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3683          * it here.
3684          */
3685         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3686                 /*
3687                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3688                  * would have been the one that performed the allocation.
3689                  */
3690                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3691                         pio = zio_unique_parent(pio);
3692                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3693         }
3694
3695         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3696         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3697         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3698         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3699         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3700
3701         mutex_enter(&pio->io_lock);
3702         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3703         mutex_exit(&pio->io_lock);
3704
3705         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3706             1, pio);
3707
3708         /*
3709          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3710          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3711          * dispatched to another taskq thread.
3712          */
3713         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3714 }
3715
3716 static int
3717 zio_done(zio_t *zio)
3718 {
3719         spa_t *spa = zio->io_spa;
3720         zio_t *lio = zio->io_logical;
3721         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3722         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3723         uint64_t psize = zio->io_size;
3724         zio_t *pio, *pio_next;
3725         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3726         zio_link_t *zl = NULL;
3727
3728         /*
3729          * If our children haven't all completed,
3730          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3731          */
3732         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3733                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3734         }
3735
3736         /*
3737          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3738          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3739          * write. We must do this since the allocation is performed
3740          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3741          */
3742         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3743             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3744                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3745                 zio_dva_throttle_done(zio);
3746         }
3747
3748         /*
3749          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3750          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3751          */
3752         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3753                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3754                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3755                 ASSERT(bp != NULL);
3756                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3757                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3758         }
3759
3760         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3761                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3762                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3763
3764         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3765                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3766                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3767                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3768                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3769                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3770                     zio->io_bp_override == NULL &&
3771                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3772                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3773                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3774                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3775                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3776                 }
3777                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3778                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3779         }
3780
3781         /*
3782          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3783          */
3784         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3785         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3786         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3787
3788         /*
3789          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3790          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3791          */
3792         if (zio->io_error == 0) {
3793                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3794                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3795                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3796                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3797                         char *abuf = NULL;
3798                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3799
3800                         if (asize != psize) {
3801                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3802                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3803                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3804                         }
3805
3806                         if (adata != NULL)
3807                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3808
3809                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3810                         zcr->zcr_next = NULL;
3811                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3812                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3813
3814                         if (adata != NULL)
3815                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3816
3817                         if (asize != psize)
3818                                 abd_free(adata);
3819                 }
3820         }
3821
3822         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3823
3824         vdev_stat_update(zio, psize);
3825
3826         if (zio->io_error) {
3827                 /*
3828                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3829                  * generate an error message describing the I/O failure
3830                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3831                  * device is currently unavailable.
3832                  */
3833                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3834                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3835
3836                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3837                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3838                     zio == lio) {
3839                         /*
3840                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3841                          * error and generate a logical data ereport.
3842                          */
3843                         spa_log_error(spa, zio);
3844                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3845                             0, 0);
3846                 }
3847         }
3848
3849         if (zio->io_error && zio == lio) {
3850                 /*
3851                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3852                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3853                  */
3854                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3855                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3856
3857                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3858                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3859                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3860                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3861                         else
3862                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3863                 }
3864
3865                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3866                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3867                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3868                     zio->io_error == ENXIO &&
3869                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3870                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3871                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3872
3873                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3874                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3875
3876                 /*
3877                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3878                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3879                  * based on checksums.  It also might be a good place
3880                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3881                  * processing.
3882                  */
3883         }
3884
3885         /*
3886          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3887          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3888          * errors with errors that happened to the zio itself when
3889          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3890          */
3891         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3892
3893         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3894             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3895             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3896                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3897
3898         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3899
3900         /*
3901          * Godfather I/Os should never suspend.
3902          */
3903         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3904             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3905                 zio->io_reexecute = 0;
3906
3907         if (zio->io_reexecute) {
3908                 /*
3909                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3910                  *
3911                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3912                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3913                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3914                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3915                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3916                  *
3917                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3918                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3919                  * parents not executing until children are ready.
3920                  */
3921                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3922
3923                 zio->io_gang_leader = NULL;
3924
3925                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3926                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3927                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3928
3929                 /*
3930                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3931                  * not a true parent to them. It will track them through
3932                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3933                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3934                  * I/O to return status without blocking.
3935                  */
3936                 zl = NULL;
3937                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3938                     pio = pio_next) {
3939                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3940                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3941
3942                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3943                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3944                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3945                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3946                         }
3947                 }
3948
3949                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3950                         /*
3951                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3952                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3953                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3954                          */
3955                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3956                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3957                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3958                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3959                         /*
3960                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3961                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3962                          */
3963                         zio_suspend(spa, zio);
3964                 } else {
3965                         /*
3966                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3967                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3968                          */
3969 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3970                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3971 #else
3972                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3973 #endif
3974                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3975                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3976                             0, &zio->io_tqent);
3977                 }
3978                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3979         }
3980
3981         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3982         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3983         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3984
3985         /*
3986          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3987          */
3988         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3989                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3990                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3991                 zcr->zcr_next = NULL;
3992                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3993                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3994         }
3995
3996         /*
3997          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3998          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3999          * such, cannot acquire any new parents.
4000          */
4001         if (zio->io_done)
4002                 zio->io_done(zio);
4003
4004         mutex_enter(&zio->io_lock);
4005         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4006         mutex_exit(&zio->io_lock);
4007
4008         zl = NULL;
4009         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4010                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4011                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4012                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4013                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4014         }
4015
4016         if (zio->io_waiter != NULL) {
4017                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4018                 zio->io_executor = NULL;
4019                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4020                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4021         } else {
4022                 zio_destroy(zio);
4023         }
4024
4025         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4026 }
4027
4028 /*
4029  * ==========================================================================
4030  * I/O pipeline definition
4031  * ==========================================================================
4032  */
4033 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4034         NULL,
4035         zio_read_bp_init,
4036         zio_write_bp_init,
4037         zio_free_bp_init,
4038         zio_issue_async,
4039         zio_write_compress,
4040         zio_checksum_generate,
4041         zio_nop_write,
4042         zio_ddt_read_start,
4043         zio_ddt_read_done,
4044         zio_ddt_write,
4045         zio_ddt_free,
4046         zio_gang_assemble,
4047         zio_gang_issue,
4048         zio_dva_throttle,
4049         zio_dva_allocate,
4050         zio_dva_free,
4051         zio_dva_claim,
4052         zio_ready,
4053         zio_vdev_io_start,
4054         zio_vdev_io_done,
4055         zio_vdev_io_assess,
4056         zio_checksum_verify,
4057         zio_done
4058 };
4059
4060
4061
4062
4063 /*
4064  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4065  * pre-order traversal of the object tree.
4066  *
4067  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4068  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4069  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4070  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4071  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4072  * non-meta-dnode bookmarks.
4073  *
4074  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4075  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4076  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4077  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4078  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4079  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4080  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4081  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4082  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4083  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4084  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4085  */
4086 int
4087 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4088     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4089 {
4090         /*
4091          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4092          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4093          * normal-object equivalents.
4094          */
4095         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4096         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4097         uint64_t zb1level, zb2level;
4098
4099         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4100             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4101             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4102                 return (0);
4103
4104         /*
4105          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4106          */
4107         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4108         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4109
4110         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4111                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4112                 zb1L0 = 0;
4113                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4114         } else {
4115                 zb1obj = zb1->zb_object;
4116                 zb1level = zb1->zb_level;
4117         }
4118
4119         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4120                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4121                 zb2L0 = 0;
4122                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4123         } else {
4124                 zb2obj = zb2->zb_object;
4125                 zb2level = zb2->zb_level;
4126         }
4127
4128         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4129         if (zb1obj != zb2obj)
4130                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4131         else if (zb1L0 != zb2L0)
4132                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4133         else if (zb1level != zb2level)
4134                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4135         /*
4136          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4137          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4138          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4139          */
4140         return (0);
4141 }
4142
4143 /*
4144  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4145  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4146  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4147  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4148  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4149  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4150  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4151  *  visited.
4152  */
4153 boolean_t
4154 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4155     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4156 {
4157         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4158         mod_zb.zb_blkid++;
4159         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4160
4161         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4162         if (dnp == NULL)
4163                 return (B_FALSE);
4164
4165         /*
4166          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4167          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4168          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4169          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4170          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4171          *
4172          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4173          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4174          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4175          * always 1, so the math works out.
4176          *
4177          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4178          * to make sure that this code still works afterwards.
4179          */
4180         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4181             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4182             last_block) <= 0);
4183 }