]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r294797: MFV r294796:
[FreeBSD/stable/10.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, 2015 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/sysmacros.h>
28 #include <sys/zfs_context.h>
29 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
30 #include <sys/spa.h>
31 #include <sys/txg.h>
32 #include <sys/spa_impl.h>
33 #include <sys/vdev_impl.h>
34 #include <sys/zio_impl.h>
35 #include <sys/zio_compress.h>
36 #include <sys/zio_checksum.h>
37 #include <sys/dmu_objset.h>
38 #include <sys/arc.h>
39 #include <sys/ddt.h>
40 #include <sys/trim_map.h>
41 #include <sys/blkptr.h>
42 #include <sys/zfeature.h>
43
44 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
45 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
46 #if defined(__amd64__)
47 static int zio_use_uma = 1;
48 #else
49 static int zio_use_uma = 0;
50 #endif
51 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
52 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
53     "Use uma(9) for ZIO allocations");
54 static int zio_exclude_metadata = 0;
55 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
57     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
58
59 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
60         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
61           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
62         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of successful TRIM requests" },
64         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
66         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
67           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
68 };
69
70 static kstat_t *zio_trim_ksp;
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O type descriptions
75  * ==========================================================================
76  */
77 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
78         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
79         "zio_ioctl"
80 };
81
82 /*
83  * ==========================================================================
84  * I/O kmem caches
85  * ==========================================================================
86  */
87 kmem_cache_t *zio_cache;
88 kmem_cache_t *zio_link_cache;
89 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
90 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
91
92 #ifdef _KERNEL
93 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
94 #endif
95
96 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
97 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
98
99 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
100         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
101 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
102 /*
103  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
104  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
105  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
106  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
107  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
108  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
109  * enough analysis has been done to determine optimal values.
110  *
111  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
112  * regular blocks are not deferred.
113  */
114 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
115 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
116 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
117     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
118 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
119 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
123 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
126
127 /*
128  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
129  * stage set or will have it later in its lifetime.
130  */
131 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
132
133 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
134
135 #ifdef ZFS_DEBUG
136 int zio_buf_debug_limit = 16384;
137 #else
138 int zio_buf_debug_limit = 0;
139 #endif
140
141 void
142 zio_init(void)
143 {
144         size_t c;
145         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
146             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
147         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
148             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
149         if (!zio_use_uma)
150                 goto out;
151
152         /*
153          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
154          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
155          * for each quarter-power of 2.
156          */
157         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
158                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
159                 size_t p2 = size;
160                 size_t align = 0;
161                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
162
163                 while (!ISP2(p2))
164                         p2 &= p2 - 1;
165
166 #ifdef illumos
167 #ifndef _KERNEL
168                 /*
169                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
170                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
171                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
172                  * page with a watched buffer.
173                  */
174                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
175                         continue;
176 #endif
177 #endif /* illumos */
178                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
179                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
180                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
181                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
182                 }
183
184                 if (align != 0) {
185                         char name[36];
186                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
187                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
188                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
189
190                         /*
191                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
192                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
193                          * stored with the buffers.
194                          */
195                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
196                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
197                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
198                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
199                 }
200         }
201
202         while (--c != 0) {
203                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
204                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
205                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
206
207                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
208                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
209                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
210         }
211 out:
212
213         zio_inject_init();
214
215         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
216             KSTAT_TYPE_NAMED,
217             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
218             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
219
220         if (zio_trim_ksp != NULL) {
221                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
222                 kstat_install(zio_trim_ksp);
223         }
224 }
225
226 void
227 zio_fini(void)
228 {
229         size_t c;
230         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
231         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
232
233         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
234                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
235                         last_cache = zio_buf_cache[c];
236                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
237                 }
238                 zio_buf_cache[c] = NULL;
239
240                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
241                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
242                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
243                 }
244                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
245         }
246
247         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
248         kmem_cache_destroy(zio_cache);
249
250         zio_inject_fini();
251
252         if (zio_trim_ksp != NULL) {
253                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
254                 zio_trim_ksp = NULL;
255         }
256 }
257
258 /*
259  * ==========================================================================
260  * Allocate and free I/O buffers
261  * ==========================================================================
262  */
263
264 /*
265  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
266  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
267  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
268  * excess / transient data in-core during a crashdump.
269  */
270 void *
271 zio_buf_alloc(size_t size)
272 {
273         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
274         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
275
276         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
277
278         if (zio_use_uma)
279                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
280         else
281                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
282 }
283
284 /*
285  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
286  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
287  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
288  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
289  */
290 void *
291 zio_data_buf_alloc(size_t size)
292 {
293         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
294
295         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
296
297         if (zio_use_uma)
298                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
299         else
300                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
301 }
302
303 void
304 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
305 {
306         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
307
308         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
309
310         if (zio_use_uma)
311                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
312         else
313                 kmem_free(buf, size);
314 }
315
316 void
317 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
318 {
319         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
320
321         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
322
323         if (zio_use_uma)
324                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
325         else
326                 kmem_free(buf, size);
327 }
328
329 /*
330  * ==========================================================================
331  * Push and pop I/O transform buffers
332  * ==========================================================================
333  */
334 static void
335 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
336     zio_transform_func_t *transform)
337 {
338         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
339
340         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
341         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
342         zt->zt_bufsize = bufsize;
343         zt->zt_transform = transform;
344
345         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
346         zio->io_transform_stack = zt;
347
348         zio->io_data = data;
349         zio->io_size = size;
350 }
351
352 static void
353 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
354 {
355         zio_transform_t *zt;
356
357         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
358                 if (zt->zt_transform != NULL)
359                         zt->zt_transform(zio,
360                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
361
362                 if (zt->zt_bufsize != 0)
363                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
364
365                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
366                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
367                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
368
369                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
370         }
371 }
372
373 /*
374  * ==========================================================================
375  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
376  * ==========================================================================
377  */
378 static void
379 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
380 {
381         ASSERT(zio->io_size > size);
382
383         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
384                 bcopy(zio->io_data, data, size);
385 }
386
387 static void
388 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
389 {
390         if (zio->io_error == 0 &&
391             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
392             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
393                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
394 }
395
396 /*
397  * ==========================================================================
398  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
399  * ==========================================================================
400  */
401 /*
402  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
403  *        continue calling these functions until they return NULL.
404  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
405  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
406  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
407  *        io_walk_link, which gets annoying.)
408  */
409 zio_t *
410 zio_walk_parents(zio_t *cio)
411 {
412         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
413         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
414
415         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
416         cio->io_walk_link = zl;
417
418         if (zl == NULL)
419                 return (NULL);
420
421         ASSERT(zl->zl_child == cio);
422         return (zl->zl_parent);
423 }
424
425 zio_t *
426 zio_walk_children(zio_t *pio)
427 {
428         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
429         list_t *cl = &pio->io_child_list;
430
431         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
432         pio->io_walk_link = zl;
433
434         if (zl == NULL)
435                 return (NULL);
436
437         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
438         return (zl->zl_child);
439 }
440
441 zio_t *
442 zio_unique_parent(zio_t *cio)
443 {
444         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
445
446         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
447         return (pio);
448 }
449
450 void
451 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
452 {
453         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
454
455         /*
456          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
457          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
458          * Vdev I/Os can only have vdev children.
459          * The following ASSERT captures all of these constraints.
460          */
461         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
462
463         zl->zl_parent = pio;
464         zl->zl_child = cio;
465
466         mutex_enter(&cio->io_lock);
467         mutex_enter(&pio->io_lock);
468
469         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
470
471         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
472                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
473
474         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
475         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
476
477         pio->io_child_count++;
478         cio->io_parent_count++;
479
480         mutex_exit(&pio->io_lock);
481         mutex_exit(&cio->io_lock);
482 }
483
484 static void
485 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
486 {
487         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
488         ASSERT(zl->zl_child == cio);
489
490         mutex_enter(&cio->io_lock);
491         mutex_enter(&pio->io_lock);
492
493         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
494         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
495
496         pio->io_child_count--;
497         cio->io_parent_count--;
498
499         mutex_exit(&pio->io_lock);
500         mutex_exit(&cio->io_lock);
501
502         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
503 }
504
505 static boolean_t
506 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
507 {
508         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
509         boolean_t waiting = B_FALSE;
510
511         mutex_enter(&zio->io_lock);
512         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
513         if (*countp != 0) {
514                 zio->io_stage >>= 1;
515                 zio->io_stall = countp;
516                 waiting = B_TRUE;
517         }
518         mutex_exit(&zio->io_lock);
519
520         return (waiting);
521 }
522
523 static void
524 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
525 {
526         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
527         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
528
529         mutex_enter(&pio->io_lock);
530         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
531                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
532         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
533         ASSERT3U(*countp, >, 0);
534
535         (*countp)--;
536
537         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
538                 pio->io_stall = NULL;
539                 mutex_exit(&pio->io_lock);
540                 zio_execute(pio);
541         } else {
542                 mutex_exit(&pio->io_lock);
543         }
544 }
545
546 static void
547 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
548 {
549         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
550                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
551 }
552
553 /*
554  * ==========================================================================
555  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
556  * ==========================================================================
557  */
558 static zio_t *
559 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
560     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
561     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
562     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
563     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
564 {
565         zio_t *zio;
566
567         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
568         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
569         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
570
571         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
572         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
573         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
574
575         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
576         bzero(zio, sizeof (zio_t));
577
578         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
579         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
580
581         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
582             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
583         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
584             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
585
586         if (vd != NULL)
587                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
588         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
589                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
590         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
591                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
592         else
593                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
594
595         if (bp != NULL) {
596                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
597                 zio->io_bp_copy = *bp;
598                 zio->io_bp_orig = *bp;
599                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
600                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
601                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
602                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
603                         zio->io_logical = zio;
604                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
605                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
606         }
607
608         zio->io_spa = spa;
609         zio->io_txg = txg;
610         zio->io_done = done;
611         zio->io_private = private;
612         zio->io_type = type;
613         zio->io_priority = priority;
614         zio->io_vd = vd;
615         zio->io_offset = offset;
616         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
617         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
618         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
619         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
620         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
621
622         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
623         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
624
625         if (zb != NULL)
626                 zio->io_bookmark = *zb;
627
628         if (pio != NULL) {
629                 if (zio->io_logical == NULL)
630                         zio->io_logical = pio->io_logical;
631                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
632                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
633                 zio_add_child(pio, zio);
634         }
635
636         return (zio);
637 }
638
639 static void
640 zio_destroy(zio_t *zio)
641 {
642         list_destroy(&zio->io_parent_list);
643         list_destroy(&zio->io_child_list);
644         mutex_destroy(&zio->io_lock);
645         cv_destroy(&zio->io_cv);
646         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
647 }
648
649 zio_t *
650 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
651     void *private, enum zio_flag flags)
652 {
653         zio_t *zio;
654
655         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
656             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
657             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
658
659         return (zio);
660 }
661
662 zio_t *
663 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
664 {
665         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
666 }
667
668 void
669 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
670 {
671         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
672                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
673                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
674         }
675         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
676             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
677                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
678                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
679         }
680         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
681             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
682                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
683                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
684         }
685         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
686                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
687                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
688         }
689         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
690                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
691                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
692         }
693
694         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
695                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
696                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
697                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
698                 }
699         }
700
701         /*
702          * Pool-specific checks.
703          *
704          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
705          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
706          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
707          * that are in the log) to be arbitrarily large.
708          */
709         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
710                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
711                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
712                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
713                             "VDEV %llu",
714                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
715                         continue;
716                 }
717                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
718                 if (vd == NULL) {
719                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
720                             "VDEV %llu",
721                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
722                         continue;
723                 }
724                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
725                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
726                             "VDEV %llu",
727                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
728                         continue;
729                 }
730                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
731                         /*
732                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
733                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
734                          * we can't perform any more checks on them.
735                          */
736                         continue;
737                 }
738                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
739                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
740                 if (BP_IS_GANG(bp))
741                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
742                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
743                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
744                             "OFFSET %llu",
745                             bp, i, (longlong_t)offset);
746                 }
747         }
748 }
749
750 zio_t *
751 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
752     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
753     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
754 {
755         zio_t *zio;
756
757         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
758
759         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
760             data, size, done, private,
761             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
762             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
763             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
764
765         return (zio);
766 }
767
768 zio_t *
769 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
770     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
771     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
772     void *private,
773     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
774 {
775         zio_t *zio;
776
777         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
778             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
779             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
780             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
781             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
782             zp->zp_level < 32 &&
783             zp->zp_copies > 0 &&
784             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
785
786         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
787             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
788             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
789             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
790
791         zio->io_ready = ready;
792         zio->io_physdone = physdone;
793         zio->io_prop = *zp;
794
795         /*
796          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
797          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
798          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
799          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
800          */
801         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
802                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
803         }
804
805         return (zio);
806 }
807
808 zio_t *
809 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
810     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
811     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
812 {
813         zio_t *zio;
814
815         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
816             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
817             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
818
819         return (zio);
820 }
821
822 void
823 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
824 {
825         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
826         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
827         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
828         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
829
830         /*
831          * We must reset the io_prop to match the values that existed
832          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
833          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
834          */
835         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
836         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
837         zio->io_prop.zp_copies = copies;
838         zio->io_bp_override = bp;
839 }
840
841 void
842 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
843 {
844
845         /*
846          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
847          * process the free here (by ignoring it) rather than
848          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
849          */
850         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
851                 return;
852         metaslab_check_free(spa, bp);
853
854         /*
855          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
856          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
857          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
858          * in-memory list for later processing.
859          */
860         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
861             txg != spa->spa_syncing_txg ||
862             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
863                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
864         } else {
865                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
866                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
867         }
868 }
869
870 zio_t *
871 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
872     uint64_t size, enum zio_flag flags)
873 {
874         zio_t *zio;
875         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
876
877         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
878         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
879         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
880
881         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
882                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
883
884         metaslab_check_free(spa, bp);
885         arc_freed(spa, bp);
886
887         if (zfs_trim_enabled)
888                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
889                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
890         /*
891          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
892          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
893          * not tied up.
894          */
895         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
896                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
897
898         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
899
900         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
901             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
902             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
903
904         return (zio);
905 }
906
907 zio_t *
908 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
909     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
910 {
911         zio_t *zio;
912
913         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
914
915         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
916                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
917
918         /*
919          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
920          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
921          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
922          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
923          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
924          * so that the SPA knows they're in use.
925          *
926          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
927          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
928          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
929          */
930         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
931         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
932         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
933
934         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
935             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
936             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
937
938         return (zio);
939 }
940
941 zio_t *
942 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
943     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
944     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
945 {
946         zio_t *zio;
947         int c;
948
949         if (vd->vdev_children == 0) {
950                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
951                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
952                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
953
954                 zio->io_cmd = cmd;
955         } else {
956                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
957
958                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
959                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
960                             offset, size, done, private, priority, flags));
961         }
962
963         return (zio);
964 }
965
966 zio_t *
967 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
968     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
969     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
970 {
971         zio_t *zio;
972
973         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
974         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
975             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
976         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
977
978         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
979             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
980             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
981
982         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
983
984         return (zio);
985 }
986
987 zio_t *
988 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
989     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
990     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
991 {
992         zio_t *zio;
993
994         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
995         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
996             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
997         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
998
999         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1000             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1001             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1002
1003         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1004
1005         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1006                 /*
1007                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1008                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1009                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1010                  * being written to multiple places in parallel.
1011                  */
1012                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1013                 bcopy(data, wbuf, size);
1014                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1015         }
1016
1017         return (zio);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Create a child I/O to do some work for us.
1022  */
1023 zio_t *
1024 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1025         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1026         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1027 {
1028         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1029         zio_t *zio;
1030
1031         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1032             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1033
1034         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1035                 /*
1036                  * If we have the bp, then the child should perform the
1037                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1038                  * detection as close to the leaves as possible and
1039                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1040                  */
1041                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1042                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1043         }
1044
1045         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1046         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1047                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1048
1049         if (vd->vdev_children == 0)
1050                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1051
1052         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1053
1054         /*
1055          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1056          * even if the original read was.
1057          */
1058         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1059                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1060
1061         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1062             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1063             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1064
1065         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1066         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1067                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1068
1069         return (zio);
1070 }
1071
1072 zio_t *
1073 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1074     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1075     zio_done_func_t *done, void *private)
1076 {
1077         zio_t *zio;
1078
1079         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1080
1081         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1082             data, size, done, private, type, priority,
1083             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1084             vd, offset, NULL,
1085             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1086
1087         return (zio);
1088 }
1089
1090 void
1091 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1092 {
1093         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1094             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1095             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1096 }
1097
1098 zio_t *
1099 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1100 {
1101
1102         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1103
1104         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1105             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1106             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1107             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1108 }
1109
1110 void
1111 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1112 {
1113         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1114         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1115         ASSERT(size <= zio->io_size);
1116
1117         /*
1118          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1119          * reconstruction when reading back less than the block size.
1120          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1121          */
1122         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1123         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1124                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1125 }
1126
1127 /*
1128  * ==========================================================================
1129  * Prepare to read and write logical blocks
1130  * ==========================================================================
1131  */
1132
1133 static int
1134 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1135 {
1136         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1137
1138         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1139             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1140             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1141                 uint64_t psize =
1142                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1143                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1144
1145                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1146         }
1147
1148         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1149                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1150                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1151         } else {
1152                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1153         }
1154
1155         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1156                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1157
1158         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1159                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1160
1161         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1162                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1163
1164         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1165 }
1166
1167 static int
1168 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1169 {
1170         spa_t *spa = zio->io_spa;
1171         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1172         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1173         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1174         uint64_t lsize = zio->io_size;
1175         uint64_t psize = lsize;
1176         int pass = 1;
1177
1178         /*
1179          * If our children haven't all reached the ready stage,
1180          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1181          */
1182         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1183             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1184                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1185
1186         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1187                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1188
1189         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1190
1191         if (zio->io_bp_override) {
1192                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1193                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1194
1195                 *bp = *zio->io_bp_override;
1196                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1197
1198                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1199                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1200
1201                 /*
1202                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1203                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1204                  * has already occurred.
1205                  */
1206                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1207                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1208                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1209                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1210                 }
1211
1212                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1213
1214                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1215                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1216
1217                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1218                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1219
1220                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1221                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1222                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1223                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1224                 }
1225                 zio->io_bp_override = NULL;
1226                 BP_ZERO(bp);
1227         }
1228
1229         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1230                 /*
1231                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1232                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1233                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1234                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1235                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1236                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1237                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1238                  */
1239                 pass = spa_sync_pass(spa);
1240
1241                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1242                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1243                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1244
1245                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1246                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1247
1248                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1249                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1250                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1251         }
1252
1253         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1254                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1255                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1256                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1257                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1258                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1259                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1260                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1261                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1262                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1263                             cbuf, compress, lsize, psize);
1264                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1265                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1266                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1267                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1268                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1269                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1270                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1271                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1272                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1273                 } else {
1274                         /*
1275                          * Round up compressed size up to the ashift
1276                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1277                          * This ensures that the compressed size of the BP
1278                          * (and thus compressratio property) are correct,
1279                          * in that we charge for the padding used to fill out
1280                          * the last sector.
1281                          */
1282                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1283                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1284                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1285                         if (rounded >= lsize) {
1286                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1287                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1288                                 psize = lsize;
1289                         } else {
1290                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1291                                 psize = rounded;
1292                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1293                                     psize, lsize, NULL);
1294                         }
1295                 }
1296         }
1297
1298         /*
1299          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1300          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1301          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1302          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1303          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1304          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1305          */
1306         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1307             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1308             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1309                 ASSERT(psize != 0);
1310                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1311                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1312                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1313         } else {
1314                 BP_ZERO(bp);
1315                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1316         }
1317
1318         if (psize == 0) {
1319                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1320                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1321                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1322                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1323                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1324                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1325                 }
1326                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1327         } else {
1328                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1329                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1330                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1331                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1332                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1333                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1334                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1335                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1336                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1337                 if (zp->zp_dedup) {
1338                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1339                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1340                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1341                 }
1342                 if (zp->zp_nopwrite) {
1343                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1344                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1345                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1346                 }
1347         }
1348
1349         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1350 }
1351
1352 static int
1353 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1354 {
1355         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1356
1357         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1358                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1359                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1360         }
1361
1362         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1363 }
1364
1365 /*
1366  * ==========================================================================
1367  * Execute the I/O pipeline
1368  * ==========================================================================
1369  */
1370
1371 static void
1372 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1373 {
1374         spa_t *spa = zio->io_spa;
1375         zio_type_t t = zio->io_type;
1376         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1377
1378         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1379
1380         /*
1381          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1382          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1383          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1384          */
1385         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1386                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1387
1388         /*
1389          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1390          */
1391         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1392                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1393
1394         /*
1395          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1396          * available.
1397          */
1398         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1399             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1400                 q++;
1401
1402         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1403
1404         /*
1405          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1406          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1407          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1408          */
1409 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1410         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1411 #else
1412         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1413 #endif
1414         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1415             flags, &zio->io_tqent);
1416 }
1417
1418 static boolean_t
1419 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1420 {
1421         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1422         spa_t *spa = zio->io_spa;
1423
1424         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1425                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1426                 uint_t i;
1427                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1428                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1429                                 return (B_TRUE);
1430                 }
1431         }
1432
1433         return (B_FALSE);
1434 }
1435
1436 static int
1437 zio_issue_async(zio_t *zio)
1438 {
1439         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1440
1441         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1442 }
1443
1444 void
1445 zio_interrupt(zio_t *zio)
1446 {
1447         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1448 }
1449
1450 /*
1451  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1452  *
1453  *      (1) the I/O completes
1454  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1455  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1456  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1457  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1458  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1459  *
1460  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1461  * burns a thread in cv_wait().
1462  *
1463  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1464  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1465  */
1466 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1467
1468 void
1469 zio_execute(zio_t *zio)
1470 {
1471         zio->io_executor = curthread;
1472
1473         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1474                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1475                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1476                 int rv;
1477
1478                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1479                 ASSERT(ISP2(stage));
1480                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1481
1482                 do {
1483                         stage <<= 1;
1484                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1485
1486                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1487
1488                 /*
1489                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1490                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1491                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1492                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1493                  *
1494                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1495                  * be sent to disk promptly.
1496                  */
1497                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1498                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1499                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1500                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1501                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1502                         return;
1503                 }
1504
1505                 zio->io_stage = stage;
1506                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1507
1508                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1509                         return;
1510
1511                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1512         }
1513 }
1514
1515 /*
1516  * ==========================================================================
1517  * Initiate I/O, either sync or async
1518  * ==========================================================================
1519  */
1520 int
1521 zio_wait(zio_t *zio)
1522 {
1523         int error;
1524
1525         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1526         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1527
1528         zio->io_waiter = curthread;
1529
1530         zio_execute(zio);
1531
1532         mutex_enter(&zio->io_lock);
1533         while (zio->io_executor != NULL)
1534                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1535         mutex_exit(&zio->io_lock);
1536
1537         error = zio->io_error;
1538         zio_destroy(zio);
1539
1540         return (error);
1541 }
1542
1543 void
1544 zio_nowait(zio_t *zio)
1545 {
1546         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1547
1548         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1549             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1550                 /*
1551                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1552                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1553                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1554                  */
1555                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1556
1557                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1558         }
1559
1560         zio_execute(zio);
1561 }
1562
1563 /*
1564  * ==========================================================================
1565  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1566  * ==========================================================================
1567  */
1568
1569 static void
1570 zio_reexecute(zio_t *pio)
1571 {
1572         zio_t *cio, *cio_next;
1573
1574         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1575         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1576         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1577         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1578
1579         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1580         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1581         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1582         pio->io_reexecute = 0;
1583         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1584         pio->io_error = 0;
1585         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1586                 pio->io_state[w] = 0;
1587         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1588                 pio->io_child_error[c] = 0;
1589
1590         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1591                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1592
1593         /*
1594          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1595          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1596          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1597          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1598          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1599          */
1600         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1601                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1602                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1603                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1604                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1605                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1606                 zio_reexecute(cio);
1607         }
1608
1609         /*
1610          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1611          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1612          * responsibility of the caller to wait on him.
1613          */
1614         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1615                 zio_execute(pio);
1616 }
1617
1618 void
1619 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1620 {
1621         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1622                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1623                     "failure and the failure mode property for this pool "
1624                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1625
1626         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1627
1628         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1629
1630         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1631                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1632                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1633                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1634
1635         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1636
1637         if (zio != NULL) {
1638                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1639                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1640                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1641                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1642                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1643                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1644         }
1645
1646         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1647 }
1648
1649 int
1650 zio_resume(spa_t *spa)
1651 {
1652         zio_t *pio;
1653
1654         /*
1655          * Reexecute all previously suspended i/o.
1656          */
1657         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1658         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1659         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1660         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1661         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1662         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1663
1664         if (pio == NULL)
1665                 return (0);
1666
1667         zio_reexecute(pio);
1668         return (zio_wait(pio));
1669 }
1670
1671 void
1672 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1673 {
1674         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1675         while (spa_suspended(spa))
1676                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1677         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1678 }
1679
1680 /*
1681  * ==========================================================================
1682  * Gang blocks.
1683  *
1684  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1685  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1686  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1687  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1688  * block from smaller fragments.
1689  *
1690  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1691  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1692  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1693  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1694  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1695  *
1696  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1697  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1698  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1699  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1700  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1701  *
1702  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1703  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1704  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1705  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1706  *
1707  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1708  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1709  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1710  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1711  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1712  * bps for every constituent of the gang block.
1713  *
1714  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1715  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1716  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1717  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1718  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1719  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1720  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1721  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1722  * gang header's blk_cksum as described above.
1723  *
1724  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1725  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1726  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1727  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1728  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1729  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1730  *
1731  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1732  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1733  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1734  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1735  *
1736  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1737  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1738  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1739  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1740  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1741  *
1742  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1743  * ==========================================================================
1744  */
1745
1746 static zio_t *
1747 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1748 {
1749         if (gn != NULL)
1750                 return (pio);
1751
1752         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1753             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1754             &pio->io_bookmark));
1755 }
1756
1757 zio_t *
1758 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1759 {
1760         zio_t *zio;
1761
1762         if (gn != NULL) {
1763                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1764                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1765                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1766                 /*
1767                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1768                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1769                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1770                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1771                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1772                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1773                  * this is just good hygiene.)
1774                  */
1775                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1776                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1777                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1778                 }
1779                 /*
1780                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1781                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1782                  */
1783                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1784                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1785         } else {
1786                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1787                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1788                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1789         }
1790
1791         return (zio);
1792 }
1793
1794 /* ARGSUSED */
1795 zio_t *
1796 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1797 {
1798         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1799             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1800             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1801 }
1802
1803 /* ARGSUSED */
1804 zio_t *
1805 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1806 {
1807         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1808             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1809 }
1810
1811 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1812         NULL,
1813         zio_read_gang,
1814         zio_rewrite_gang,
1815         zio_free_gang,
1816         zio_claim_gang,
1817         NULL
1818 };
1819
1820 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1821
1822 static zio_gang_node_t *
1823 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1824 {
1825         zio_gang_node_t *gn;
1826
1827         ASSERT(*gnpp == NULL);
1828
1829         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1830         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1831         *gnpp = gn;
1832
1833         return (gn);
1834 }
1835
1836 static void
1837 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1838 {
1839         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1840
1841         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1842                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1843
1844         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1845         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1846         *gnpp = NULL;
1847 }
1848
1849 static void
1850 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1851 {
1852         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1853
1854         if (gn == NULL)
1855                 return;
1856
1857         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1858                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1859
1860         zio_gang_node_free(gnpp);
1861 }
1862
1863 static void
1864 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1865 {
1866         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1867
1868         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1869         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1870
1871         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1872             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1873             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1874 }
1875
1876 static void
1877 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1878 {
1879         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1880         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1881         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1882
1883         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1884         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1885
1886         if (zio->io_error)
1887                 return;
1888
1889         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1890                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1891
1892         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1893         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1894         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1895
1896         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1897                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1898                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1899                         continue;
1900                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1901         }
1902 }
1903
1904 static void
1905 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1906 {
1907         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1908         zio_t *zio;
1909
1910         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1911         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1912         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1913
1914         /*
1915          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1916          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1917          */
1918         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1919
1920         if (gn != NULL) {
1921                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1922
1923                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1924                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1925                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1926                                 continue;
1927                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1928                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1929                 }
1930         }
1931
1932         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1933                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1934
1935         if (zio != pio)
1936                 zio_nowait(zio);
1937 }
1938
1939 static int
1940 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1941 {
1942         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1943
1944         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1945         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1946
1947         zio->io_gang_leader = zio;
1948
1949         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1950
1951         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1952 }
1953
1954 static int
1955 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1956 {
1957         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1958
1959         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1960                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1961
1962         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1963         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1964
1965         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1966                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1967         else
1968                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1969
1970         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1971
1972         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1973 }
1974
1975 static void
1976 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1977 {
1978         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1979         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1980         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1981         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1982         uint64_t asize;
1983
1984         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1985                 return;
1986
1987         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1988
1989         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1990         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1991         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1992         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1993         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1994
1995         mutex_enter(&pio->io_lock);
1996         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1997                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1998                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1999                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2000                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2001         }
2002         mutex_exit(&pio->io_lock);
2003 }
2004
2005 static int
2006 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2007 {
2008         spa_t *spa = pio->io_spa;
2009         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2010         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2011         zio_t *zio;
2012         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2013         zio_gbh_phys_t *gbh;
2014         uint64_t txg = pio->io_txg;
2015         uint64_t resid = pio->io_size;
2016         uint64_t lsize;
2017         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2018         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2019         zio_prop_t zp;
2020         int error;
2021
2022         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
2023             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
2024             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
2025         if (error) {
2026                 pio->io_error = error;
2027                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2028         }
2029
2030         if (pio == gio) {
2031                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2032         } else {
2033                 gnpp = pio->io_private;
2034                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2035         }
2036
2037         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2038         gbh = gn->gn_gbh;
2039         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2040
2041         /*
2042          * Create the gang header.
2043          */
2044         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2045             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2046
2047         /*
2048          * Create and nowait the gang children.
2049          */
2050         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2051                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2052                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2053                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2054
2055                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2056                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2057                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2058                 zp.zp_level = 0;
2059                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2060                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2061                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2062                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2063
2064                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2065                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2066                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
2067                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2068                     &pio->io_bookmark));
2069         }
2070
2071         /*
2072          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2073          */
2074         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2075
2076         zio_nowait(zio);
2077
2078         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2079 }
2080
2081 /*
2082  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2083  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2084  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2085  * mutually exclusive with dedup.
2086  *
2087  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2088  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2089  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2090  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2091  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2092  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2093  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2094  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2095  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2096  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2097  * themselves remain secret.
2098  */
2099 static int
2100 zio_nop_write(zio_t *zio)
2101 {
2102         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2103         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2104         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2105
2106         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2107         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2108         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2109         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2110         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2111         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2112
2113         /*
2114          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2115          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2116          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2117          * allocate a new bp.
2118          */
2119         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2120             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2121             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2122             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2123             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2124             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2125             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2126                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2127
2128         /*
2129          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2130          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2131          */
2132         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2133                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2134                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2135                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2136                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2137                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2138                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2139                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2140
2141                 *bp = *bp_orig;
2142                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2143                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2144         }
2145
2146         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2147 }
2148
2149 /*
2150  * ==========================================================================
2151  * Dedup
2152  * ==========================================================================
2153  */
2154 static void
2155 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2156 {
2157         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2158         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2159         ddt_phys_t *ddp;
2160         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2161
2162         mutex_enter(&pio->io_lock);
2163         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2164         if (zio->io_error == 0)
2165                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2166         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2167                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2168         else
2169                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2170         mutex_exit(&pio->io_lock);
2171 }
2172
2173 static int
2174 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2175 {
2176         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2177
2178         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2179         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2180         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2181
2182         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2183                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2184                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2185                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2186                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2187                 blkptr_t blk;
2188
2189                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2190                 zio->io_vsd = dde;
2191
2192                 if (ddp_self == NULL)
2193                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2194
2195                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2196                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2197                                 continue;
2198                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2199                             &blk);
2200                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2201                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2202                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2203                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2204                             &zio->io_bookmark));
2205                 }
2206                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2207         }
2208
2209         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2210             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2211             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2212
2213         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2214 }
2215
2216 static int
2217 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2218 {
2219         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2220
2221         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2222                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2223
2224         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2225         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2226         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2227
2228         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2229                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2230                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2231                 if (ddt == NULL) {
2232                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2233                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2234                 }
2235                 if (dde == NULL) {
2236                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2237                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2238                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2239                 }
2240                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2241                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2242                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2243                 }
2244                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2245                 zio->io_vsd = NULL;
2246         }
2247
2248         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2249
2250         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2251 }
2252
2253 static boolean_t
2254 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2255 {
2256         spa_t *spa = zio->io_spa;
2257
2258         /*
2259          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2260          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2261          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2262          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2263          */
2264         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2265                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2266
2267                 if (lio != NULL) {
2268                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2269                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2270                             zio->io_orig_size) != 0);
2271                 }
2272         }
2273
2274         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2275                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2276
2277                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2278                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2279                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2280                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2281                         int error;
2282
2283                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2284
2285                         ddt_exit(ddt);
2286
2287                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2288                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2289                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2290                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2291
2292                         if (error == 0) {
2293                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2294                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2295                                     zio->io_orig_size) != 0)
2296                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2297                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2298                         }
2299
2300                         ddt_enter(ddt);
2301                         return (error != 0);
2302                 }
2303         }
2304
2305         return (B_FALSE);
2306 }
2307
2308 static void
2309 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2310 {
2311         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2312         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2313         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2314         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2315         zio_t *pio;
2316
2317         if (zio->io_error)
2318                 return;
2319
2320         ddt_enter(ddt);
2321
2322         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2323
2324         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2325
2326         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2327                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2328
2329         ddt_exit(ddt);
2330 }
2331
2332 static void
2333 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2334 {
2335         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2336         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2337         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2338         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2339
2340         ddt_enter(ddt);
2341
2342         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2343         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2344         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2345
2346         if (zio->io_error == 0) {
2347                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2348                         ddt_phys_addref(ddp);
2349         } else {
2350                 ddt_phys_clear(ddp);
2351         }
2352
2353         ddt_exit(ddt);
2354 }
2355
2356 static void
2357 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2358 {
2359         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2360         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2361         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2362         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2363         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2364         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2365         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2366
2367         ddt_enter(ddt);
2368
2369         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2370         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2371         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2372
2373         if (zio->io_error == 0) {
2374                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2375                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2376                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2377                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2378                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2379                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2380         }
2381
2382         ddt_exit(ddt);
2383 }
2384
2385 static int
2386 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2387 {
2388         spa_t *spa = zio->io_spa;
2389         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2390         uint64_t txg = zio->io_txg;
2391         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2392         int p = zp->zp_copies;
2393         int ditto_copies;
2394         zio_t *cio = NULL;
2395         zio_t *dio = NULL;
2396         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2397         ddt_entry_t *dde;
2398         ddt_phys_t *ddp;
2399
2400         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2401         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2402         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2403
2404         ddt_enter(ddt);
2405         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2406         ddp = &dde->dde_phys[p];
2407
2408         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2409                 /*
2410                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2411                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2412                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2413                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2414                  */
2415                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2416                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2417                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2418                         zio_pop_transforms(zio);
2419                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2420                         BP_ZERO(bp);
2421                 } else {
2422                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2423                 }
2424                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2425                 ddt_exit(ddt);
2426                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2427         }
2428
2429         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2430         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2431
2432         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2433             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2434                 zio_prop_t czp = *zp;
2435
2436                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2437
2438                 /*
2439                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2440                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2441                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2442                  * This is safe, because using the override bp is just an
2443                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2444                  */
2445                 if (zio->io_bp_override) {
2446                         zio_pop_transforms(zio);
2447                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2448                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2449                         zio->io_bp_override = NULL;
2450                         BP_ZERO(bp);
2451                         ddt_exit(ddt);
2452                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2453                 }
2454
2455                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2456                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2457                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2458                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2459
2460                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2461                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2462         }
2463
2464         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2465                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2466                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2467                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2468                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2469                 else
2470                         ddt_phys_addref(ddp);
2471         } else if (zio->io_bp_override) {
2472                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2473                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2474                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2475                 ddt_phys_addref(ddp);
2476         } else {
2477                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2478                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2479                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2480                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2481
2482                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2483                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2484         }
2485
2486         ddt_exit(ddt);
2487
2488         if (cio)
2489                 zio_nowait(cio);
2490         if (dio)
2491                 zio_nowait(dio);
2492
2493         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2494 }
2495
2496 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2497
2498 static int
2499 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2500 {
2501         spa_t *spa = zio->io_spa;
2502         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2503         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2504         ddt_entry_t *dde;
2505         ddt_phys_t *ddp;
2506
2507         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2508         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2509
2510         ddt_enter(ddt);
2511         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2512         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2513         ddt_phys_decref(ddp);
2514         ddt_exit(ddt);
2515
2516         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2517 }
2518
2519 /*
2520  * ==========================================================================
2521  * Allocate and free blocks
2522  * ==========================================================================
2523  */
2524 static int
2525 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2526 {
2527         spa_t *spa = zio->io_spa;
2528         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2529         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2530         int error;
2531         int flags = 0;
2532
2533         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2534                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2535                 zio->io_gang_leader = zio;
2536         }
2537
2538         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2539         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2540         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2541         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2542         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2543
2544         /*
2545          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2546          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2547          * the "fast" gang feature.
2548          */
2549         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2550         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2551             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2552         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2553             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2554
2555         if (error) {
2556                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2557                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2558                     error);
2559                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2560                         return (zio_write_gang_block(zio));
2561                 zio->io_error = error;
2562         }
2563
2564         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2565 }
2566
2567 static int
2568 zio_dva_free(zio_t *zio)
2569 {
2570         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2571
2572         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2573 }
2574
2575 static int
2576 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2577 {
2578         int error;
2579
2580         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2581         if (error)
2582                 zio->io_error = error;
2583
2584         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2585 }
2586
2587 /*
2588  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2589  * and we want to give back the block we just allocated.
2590  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2591  */
2592 static void
2593 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2594 {
2595         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2596         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2597
2598         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2599                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2600
2601         if (gn != NULL) {
2602                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2603                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2604                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2605                 }
2606         }
2607 }
2608
2609 /*
2610  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2611  */
2612 int
2613 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2614     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2615 {
2616         int error = 1;
2617
2618         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2619
2620         /*
2621          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2622          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2623          * when allocating them.
2624          */
2625         if (use_slog) {
2626                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2627                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2628                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2629         }
2630
2631         if (error) {
2632                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2633                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2634                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2635         }
2636
2637         if (error == 0) {
2638                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2639                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2640                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2641                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2642                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2643                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2644                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2645                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2646                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2647                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2648         }
2649
2650         return (error);
2651 }
2652
2653 /*
2654  * Free an intent log block.
2655  */
2656 void
2657 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2658 {
2659         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2660         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2661
2662         zio_free(spa, txg, bp);
2663 }
2664
2665 /*
2666  * ==========================================================================
2667  * Read, write and delete to physical devices
2668  * ==========================================================================
2669  */
2670
2671
2672 /*
2673  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
2674  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
2675  * However, there are instances where the vdev layer may need to
2676  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
2677  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
2678  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
2679  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
2680  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
2681  */
2682 static int
2683 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2684 {
2685         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2686         uint64_t align;
2687         spa_t *spa = zio->io_spa;
2688         int ret;
2689
2690         ASSERT(zio->io_error == 0);
2691         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2692
2693         if (vd == NULL) {
2694                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2695                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2696
2697                 /*
2698                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2699                  */
2700                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
2701                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2702         }
2703
2704         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2705             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
2706                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2707                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2708         }
2709
2710         /*
2711          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2712          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2713          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2714          * characteristics:
2715          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2716          *      - any reads of user data
2717          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2718          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2719          */
2720         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2721             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2722             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2723             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2724                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2725                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2726                 if (old != new)
2727                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2728         }
2729
2730         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2731
2732         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
2733             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2734                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
2735                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2736                 char *abuf = NULL;
2737                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2738                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2739                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2740                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2741                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2742                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2743                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2744                 }
2745                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2746                     zio_subblock);
2747         }
2748
2749         /*
2750          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
2751          * before proceeding.
2752          */
2753         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
2754                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
2755                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
2756         } else {
2757                 /*
2758                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
2759                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
2760                  */
2761                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
2762                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
2763         }
2764
2765         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2766
2767         /*
2768          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2769          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2770          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2771          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2772          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2773          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2774          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2775          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2776          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2777          * The same logic applies to any form of nested replication:
2778          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2779          */
2780         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2781             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2782             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2783             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2784                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2785                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2786                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2787         }
2788
2789         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2790                 switch (zio->io_type) {
2791                 case ZIO_TYPE_READ:
2792                         if (vdev_cache_read(zio))
2793                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2794                         /* FALLTHROUGH */
2795                 case ZIO_TYPE_WRITE:
2796                 case ZIO_TYPE_FREE:
2797                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2798                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2799
2800                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2801                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2802                                 zio_interrupt(zio);
2803                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2804                         }
2805                         break;
2806                 }
2807                 /*
2808                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
2809                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
2810                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
2811                  */
2812                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2813                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2814                     !trim_map_write_start(zio))
2815                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2816         }
2817
2818         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
2819         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2820 }
2821
2822 static int
2823 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2824 {
2825         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2826         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2827         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2828
2829         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2830                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2831
2832         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2833             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2834
2835         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2836             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
2837             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
2838
2839                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2840                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2841                         trim_map_write_done(zio);
2842
2843                 vdev_queue_io_done(zio);
2844
2845                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2846                         vdev_cache_write(zio);
2847
2848                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2849                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2850                             zio, EIO);
2851
2852                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2853                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2854
2855                 if (zio->io_error) {
2856                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
2857                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2858                                 /* Not all devices support TRIM. */
2859                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2860                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2861                         } else {
2862                                 unexpected_error = B_TRUE;
2863                         }
2864                 }
2865         }
2866
2867         ops->vdev_op_io_done(zio);
2868
2869         if (unexpected_error)
2870                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2871
2872         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2873 }
2874
2875 /*
2876  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2877  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2878  */
2879 static void
2880 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2881     const void *good_buf)
2882 {
2883         /* no processing needed */
2884         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2885 }
2886
2887 /*ARGSUSED*/
2888 void
2889 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2890 {
2891         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2892
2893         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2894
2895         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2896         zcr->zcr_cbdata = buf;
2897         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2898         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2899 }
2900
2901 static int
2902 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2903 {
2904         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2905
2906         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2907                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2908
2909         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2910                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2911
2912         if (zio->io_vsd != NULL) {
2913                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2914                 zio->io_vsd = NULL;
2915         }
2916
2917         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2918                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2919
2920         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2921             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
2922                 switch (zio->io_error) {
2923                 case 0:
2924                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2925                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2926                         break;
2927                 case EOPNOTSUPP:
2928                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2929                         break;
2930                 default:
2931                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2932                         break;
2933                 }
2934         }
2935
2936         /*
2937          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2938          *
2939          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2940          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2941          */
2942         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2943             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2944                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2945                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2946                 zio->io_error = 0;
2947                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2948                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2949                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2950                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2951                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2952                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2953         }
2954
2955         /*
2956          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2957          * if the device is not accessible at all.
2958          */
2959         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2960             !vdev_accessible(vd, zio))
2961                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2962
2963         /*
2964          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2965          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2966          */
2967         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2968             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2969                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2970         }
2971
2972         if (zio->io_error)
2973                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2974
2975         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2976             zio->io_physdone != NULL) {
2977                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2978                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2979                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2980         }
2981
2982         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2983 }
2984
2985 void
2986 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2987 {
2988         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2989         ASSERT(zio->io_error == 0);
2990
2991         zio->io_stage >>= 1;
2992 }
2993
2994 void
2995 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2996 {
2997         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2998
2999         zio->io_stage >>= 1;
3000 }
3001
3002 void
3003 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3004 {
3005         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3006         ASSERT(zio->io_error == 0);
3007
3008         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3009         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3010 }
3011
3012 /*
3013  * ==========================================================================
3014  * Generate and verify checksums
3015  * ==========================================================================
3016  */
3017 static int
3018 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3019 {
3020         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3021         enum zio_checksum checksum;
3022
3023         if (bp == NULL) {
3024                 /*
3025                  * This is zio_write_phys().
3026                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3027                  */
3028                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3029
3030                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3031                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3032
3033                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3034         } else {
3035                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3036                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3037                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3038                 } else {
3039                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3040                 }
3041         }
3042
3043         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3044
3045         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3046 }
3047
3048 static int
3049 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3050 {
3051         zio_bad_cksum_t info;
3052         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3053         int error;
3054
3055         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3056
3057         if (bp == NULL) {
3058                 /*
3059                  * This is zio_read_phys().
3060                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3061                  */
3062                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3063                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3064
3065                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3066         }
3067
3068         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3069                 zio->io_error = error;
3070                 if (error == ECKSUM &&
3071                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3072                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3073                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3074                             zio->io_size, NULL, &info);
3075                 }
3076         }
3077
3078         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3079 }
3080
3081 /*
3082  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3083  */
3084 void
3085 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3086 {
3087         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3088 }
3089
3090 /*
3091  * ==========================================================================
3092  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3093  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3094  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3095  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3096  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3097  * ==========================================================================
3098  */
3099 int
3100 zio_worst_error(int e1, int e2)
3101 {
3102         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3103         int r1, r2;
3104
3105         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3106                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3107                         break;
3108
3109         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3110                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3111                         break;
3112
3113         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3114 }
3115
3116 /*
3117  * ==========================================================================
3118  * I/O completion
3119  * ==========================================================================
3120  */
3121 static int
3122 zio_ready(zio_t *zio)
3123 {
3124         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3125         zio_t *pio, *pio_next;
3126
3127         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3128             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3129                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3130
3131         if (zio->io_ready) {
3132                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3133                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3134                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3135                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3136
3137                 zio->io_ready(zio);
3138         }
3139
3140         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3141                 zio->io_bp_copy = *bp;
3142
3143         if (zio->io_error)
3144                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3145
3146         mutex_enter(&zio->io_lock);
3147         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3148         pio = zio_walk_parents(zio);
3149         mutex_exit(&zio->io_lock);
3150
3151         /*
3152          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3153          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3154          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3155          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3156          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3157          */
3158         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3159                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3160                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3161         }
3162
3163         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3164                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3165                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3166                 } else {
3167                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3168                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3169                 }
3170         }
3171
3172         if (zio_injection_enabled &&
3173             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3174                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3175
3176         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3177 }
3178
3179 static int
3180 zio_done(zio_t *zio)
3181 {
3182         spa_t *spa = zio->io_spa;
3183         zio_t *lio = zio->io_logical;
3184         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3185         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3186         uint64_t psize = zio->io_size;
3187         zio_t *pio, *pio_next;
3188
3189         /*
3190          * If our children haven't all completed,
3191          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3192          */
3193         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3194             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3195             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3196             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3197                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3198
3199         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3200                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3201                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3202
3203         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3204                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3205                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3206                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3207                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3208                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3209                     zio->io_bp_override == NULL &&
3210                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3211                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3212                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3213                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3214                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3215                 }
3216                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3217                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3218         }
3219
3220         /*
3221          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3222          */
3223         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3224         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3225         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3226
3227         /*
3228          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3229          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3230          */
3231         if (zio->io_error == 0) {
3232                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3233                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3234                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3235                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3236                         char *abuf = zio->io_data;
3237
3238                         if (asize != psize) {
3239                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3240                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3241                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3242                         }
3243
3244                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3245                         zcr->zcr_next = NULL;
3246                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3247                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3248
3249                         if (asize != psize)
3250                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3251                 }
3252         }
3253
3254         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3255
3256         vdev_stat_update(zio, psize);
3257
3258         if (zio->io_error) {
3259                 /*
3260                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3261                  * generate an error message describing the I/O failure
3262                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3263                  * device is currently unavailable.
3264                  */
3265                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3266                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3267
3268                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3269                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3270                     zio == lio) {
3271                         /*
3272                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3273                          * error and generate a logical data ereport.
3274                          */
3275                         spa_log_error(spa, zio);
3276                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3277                             0, 0);
3278                 }
3279         }
3280
3281         if (zio->io_error && zio == lio) {
3282                 /*
3283                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3284                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3285                  */
3286                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3287                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3288
3289                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3290                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3291                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3292                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3293                         else
3294                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3295                 }
3296
3297                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3298                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3299                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3300                     zio->io_error == ENXIO &&
3301                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3302                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3303                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3304
3305                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3306                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3307
3308                 /*
3309                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3310                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3311                  * based on checksums.  It also might be a good place
3312                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3313                  * processing.
3314                  */
3315         }
3316
3317         /*
3318          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3319          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3320          * errors with errors that happened to the zio itself when
3321          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3322          */
3323         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3324
3325         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3326             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3327             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3328                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3329
3330         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3331
3332         /*
3333          * Godfather I/Os should never suspend.
3334          */
3335         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3336             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3337                 zio->io_reexecute = 0;
3338
3339         if (zio->io_reexecute) {
3340                 /*
3341                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3342                  *
3343                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3344                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3345                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3346                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3347                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3348                  *
3349                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3350                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3351                  * parents not executing until children are ready.
3352                  */
3353                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3354
3355                 zio->io_gang_leader = NULL;
3356
3357                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3358                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3359                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3360
3361                 /*
3362                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3363                  * not a true parent to them. It will track them through
3364                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3365                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3366                  * I/O to return status without blocking.
3367                  */
3368                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3369                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3370                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3371
3372                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3373                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3374                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3375                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3376                         }
3377                 }
3378
3379                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3380                         /*
3381                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3382                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3383                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3384                          */
3385                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3386                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3387                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3388                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3389                         /*
3390                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3391                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3392                          */
3393                         zio_suspend(spa, zio);
3394                 } else {
3395                         /*
3396                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3397                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3398                          */
3399 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3400                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3401 #else
3402                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3403 #endif
3404                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3405                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3406                             0, &zio->io_tqent);
3407                 }
3408                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3409         }
3410
3411         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3412         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3413         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3414
3415         /*
3416          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3417          */
3418         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3419                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3420                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3421                 zcr->zcr_next = NULL;
3422                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3423                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3424         }
3425
3426         /*
3427          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3428          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3429          * such, cannot acquire any new parents.
3430          */
3431         if (zio->io_done)
3432                 zio->io_done(zio);
3433
3434         mutex_enter(&zio->io_lock);
3435         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3436         mutex_exit(&zio->io_lock);
3437
3438         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3439                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3440                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3441                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3442                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3443         }
3444
3445         if (zio->io_waiter != NULL) {
3446                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3447                 zio->io_executor = NULL;
3448                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3449                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3450         } else {
3451                 zio_destroy(zio);
3452         }
3453
3454         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3455 }
3456
3457 /*
3458  * ==========================================================================
3459  * I/O pipeline definition
3460  * ==========================================================================
3461  */
3462 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3463         NULL,
3464         zio_read_bp_init,
3465         zio_free_bp_init,
3466         zio_issue_async,
3467         zio_write_bp_init,
3468         zio_checksum_generate,
3469         zio_nop_write,
3470         zio_ddt_read_start,
3471         zio_ddt_read_done,
3472         zio_ddt_write,
3473         zio_ddt_free,
3474         zio_gang_assemble,
3475         zio_gang_issue,
3476         zio_dva_allocate,
3477         zio_dva_free,
3478         zio_dva_claim,
3479         zio_ready,
3480         zio_vdev_io_start,
3481         zio_vdev_io_done,
3482         zio_vdev_io_assess,
3483         zio_checksum_verify,
3484         zio_done
3485 };
3486
3487
3488
3489
3490 /*
3491  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3492  * pre-order traversal of the object tree.
3493  *
3494  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3495  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3496  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3497  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3498  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3499  * non-meta-dnode bookmarks.
3500  *
3501  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3502  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3503  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3504  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3505  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3506  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3507  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3508  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3509  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3510  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3511  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3512  */
3513 int
3514 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3515     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3516 {
3517         /*
3518          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3519          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3520          * normal-object equivalents.
3521          */
3522         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3523         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3524         uint64_t zb1level, zb2level;
3525
3526         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3527             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3528             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3529                 return (0);
3530
3531         /*
3532          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3533          */
3534         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3535         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3536
3537         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3538                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3539                 zb1L0 = 0;
3540                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3541         } else {
3542                 zb1obj = zb1->zb_object;
3543                 zb1level = zb1->zb_level;
3544         }
3545
3546         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3547                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3548                 zb2L0 = 0;
3549                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3550         } else {
3551                 zb2obj = zb2->zb_object;
3552                 zb2level = zb2->zb_level;
3553         }
3554
3555         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3556         if (zb1obj != zb2obj)
3557                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3558         else if (zb1L0 != zb2L0)
3559                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3560         else if (zb1level != zb2level)
3561                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
3562         /*
3563          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
3564          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
3565          * There is presently no way to change the indirect block sizes
3566          */
3567         return (0);
3568 }
3569
3570 /*
3571  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
3572  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
3573  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
3574  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
3575  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
3576  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
3577  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
3578  *  visited.
3579  */
3580 boolean_t
3581 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
3582     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
3583 {
3584         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
3585         mod_zb.zb_blkid++;
3586         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
3587
3588         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3589         if (dnp == NULL)
3590                 return (B_FALSE);
3591
3592         /*
3593          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
3594          * data block size in sectors, because that variable is only used if
3595          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
3596          * know without examining it what object it refers to, and there's no
3597          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
3598          *
3599          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
3600          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
3601          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
3602          * always 1, so the math works out.
3603          *
3604          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
3605          * to make sure that this code still works afterwards.
3606          */
3607         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
3608             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
3609             last_block) <= 0);
3610 }