]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r348583: 9847 leaking dd_clones (DMU_OT_DSL_CLONES) objects
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2018 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/dsl_scan.h>
45 #include <sys/metaslab_impl.h>
46 #include <sys/abd.h>
47 #include <sys/cityhash.h>
48
49 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
50 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
51 #if defined(__amd64__)
52 static int zio_use_uma = 1;
53 #else
54 static int zio_use_uma = 0;
55 #endif
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
57     "Use uma(9) for ZIO allocations");
58 static int zio_exclude_metadata = 0;
59 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
60     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
61
62 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
63         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
65         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of successful TRIM requests" },
67         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
69         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
70           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
71 };
72
73 static kstat_t *zio_trim_ksp;
74
75 /*
76  * ==========================================================================
77  * I/O type descriptions
78  * ==========================================================================
79  */
80 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
81         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
82         "zio_ioctl"
83 };
84
85 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
86 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RWTUN,
87     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "Enable allocation throttling");
88
89 /*
90  * ==========================================================================
91  * I/O kmem caches
92  * ==========================================================================
93  */
94 kmem_cache_t *zio_cache;
95 kmem_cache_t *zio_link_cache;
96 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
97 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
98
99 #ifdef _KERNEL
100 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
101 #endif
102
103 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
104         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
105 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
106 /*
107  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
108  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
109  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
110  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
111  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
112  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
113  * enough analysis has been done to determine optimal values.
114  *
115  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
116  * regular blocks are not deferred.
117  */
118 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
119 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
120     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
121 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
122 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
123     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
124 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
127
128 /*
129  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
130  * stage set or will have it later in its lifetime.
131  */
132 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
133
134 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
135
136 #ifdef illumos
137 #ifdef ZFS_DEBUG
138 int zio_buf_debug_limit = 16384;
139 #else
140 int zio_buf_debug_limit = 0;
141 #endif
142 #endif
143
144 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
145
146 void
147 zio_init(void)
148 {
149         size_t c;
150         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
151             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
152         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
153             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154         if (!zio_use_uma)
155                 goto out;
156
157         /*
158          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
159          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
160          * for each quarter-power of 2.
161          */
162         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
163                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
164                 size_t p2 = size;
165                 size_t align = 0;
166                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
167
168                 while (!ISP2(p2))
169                         p2 &= p2 - 1;
170
171 #ifdef illumos
172 #ifndef _KERNEL
173                 /*
174                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
175                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
176                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
177                  * page with a watched buffer.
178                  */
179                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
180                         continue;
181 #endif
182 #endif /* illumos */
183                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
184                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
185                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
186                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
187                 }
188
189                 if (align != 0) {
190                         char name[36];
191                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
194
195                         /*
196                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
197                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
198                          * stored with the buffers.
199                          */
200                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
201                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
202                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
203                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
204                 }
205         }
206
207         while (--c != 0) {
208                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
211
212                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
213                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
214                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
215         }
216 out:
217
218         zio_inject_init();
219
220         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
221             KSTAT_TYPE_NAMED,
222             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
223             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
224
225         if (zio_trim_ksp != NULL) {
226                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
227                 kstat_install(zio_trim_ksp);
228         }
229 }
230
231 void
232 zio_fini(void)
233 {
234         size_t c;
235         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
236         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
237
238         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
239                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
240                         last_cache = zio_buf_cache[c];
241                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
242                 }
243                 zio_buf_cache[c] = NULL;
244
245                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
246                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
247                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
248                 }
249                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
250         }
251
252         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
253         kmem_cache_destroy(zio_cache);
254
255         zio_inject_fini();
256
257         if (zio_trim_ksp != NULL) {
258                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
259                 zio_trim_ksp = NULL;
260         }
261 }
262
263 /*
264  * ==========================================================================
265  * Allocate and free I/O buffers
266  * ==========================================================================
267  */
268
269 /*
270  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
271  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
272  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
273  * excess / transient data in-core during a crashdump.
274  */
275 void *
276 zio_buf_alloc(size_t size)
277 {
278         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
279         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
280
281         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
282
283         if (zio_use_uma)
284                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
285         else
286                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
287 }
288
289 /*
290  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
291  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
292  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
293  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
294  */
295 void *
296 zio_data_buf_alloc(size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
304         else
305                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
306 }
307
308 void
309 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 void
322 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
323 {
324         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
325
326         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
327
328         if (zio_use_uma)
329                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
330         else
331                 kmem_free(buf, size);
332 }
333
334 /*
335  * ==========================================================================
336  * Push and pop I/O transform buffers
337  * ==========================================================================
338  */
339 void
340 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
341     zio_transform_func_t *transform)
342 {
343         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
344
345         /*
346          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
347          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
348          */
349 #ifdef illumos
350         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
351 #else
352         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
353             abd_is_linear(data));
354 #endif
355
356         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
357         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
358         zt->zt_bufsize = bufsize;
359         zt->zt_transform = transform;
360
361         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
362         zio->io_transform_stack = zt;
363
364         zio->io_abd = data;
365         zio->io_size = size;
366 }
367
368 void
369 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
370 {
371         zio_transform_t *zt;
372
373         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
374                 if (zt->zt_transform != NULL)
375                         zt->zt_transform(zio,
376                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
377
378                 if (zt->zt_bufsize != 0)
379                         abd_free(zio->io_abd);
380
381                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
382                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
383                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
384
385                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
386         }
387 }
388
389 /*
390  * ==========================================================================
391  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
392  * ==========================================================================
393  */
394 static void
395 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
396 {
397         ASSERT(zio->io_size > size);
398
399         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
400                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
401 }
402
403 static void
404 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
405 {
406         if (zio->io_error == 0) {
407                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
408                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
409                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
410                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
411
412                 if (ret != 0)
413                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
414         }
415 }
416
417 /*
418  * ==========================================================================
419  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
420  * ==========================================================================
421  */
422 zio_t *
423 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
424 {
425         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
426
427         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
428         if (*zl == NULL)
429                 return (NULL);
430
431         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
432         return ((*zl)->zl_parent);
433 }
434
435 zio_t *
436 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
437 {
438         list_t *cl = &pio->io_child_list;
439
440         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
441
442         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
443         if (*zl == NULL)
444                 return (NULL);
445
446         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
447         return ((*zl)->zl_child);
448 }
449
450 zio_t *
451 zio_unique_parent(zio_t *cio)
452 {
453         zio_link_t *zl = NULL;
454         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
455
456         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
457         return (pio);
458 }
459
460 void
461 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
462 {
463         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
464
465         /*
466          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
467          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
468          * Vdev I/Os can only have vdev children.
469          * The following ASSERT captures all of these constraints.
470          */
471         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
472
473         zl->zl_parent = pio;
474         zl->zl_child = cio;
475
476         mutex_enter(&pio->io_lock);
477         mutex_enter(&cio->io_lock);
478
479         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
480
481         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
482                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
483
484         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
485         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
486
487         pio->io_child_count++;
488         cio->io_parent_count++;
489
490         mutex_exit(&cio->io_lock);
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492 }
493
494 static void
495 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
496 {
497         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
498         ASSERT(zl->zl_child == cio);
499
500         mutex_enter(&pio->io_lock);
501         mutex_enter(&cio->io_lock);
502
503         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
504         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
505
506         pio->io_child_count--;
507         cio->io_parent_count--;
508
509         mutex_exit(&cio->io_lock);
510         mutex_exit(&pio->io_lock);
511         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
512 }
513
514 static boolean_t
515 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
516 {
517         boolean_t waiting = B_FALSE;
518
519         mutex_enter(&zio->io_lock);
520         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
521         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
522                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
523                         continue;
524
525                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
526                 if (*countp != 0) {
527                         zio->io_stage >>= 1;
528                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
529                         zio->io_stall = countp;
530                         waiting = B_TRUE;
531                         break;
532                 }
533         }
534         mutex_exit(&zio->io_lock);
535         return (waiting);
536 }
537
538 static void
539 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait,
540     zio_t **next_to_executep)
541 {
542         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
543         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
544
545         mutex_enter(&pio->io_lock);
546         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
547                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
548         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
549         ASSERT3U(*countp, >, 0);
550
551         (*countp)--;
552
553         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
554                 zio_taskq_type_t type =
555                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
556                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
557                 pio->io_stall = NULL;
558                 mutex_exit(&pio->io_lock);
559
560                 /*
561                  * If we can tell the caller to execute this parent next, do
562                  * so.  Otherwise dispatch the parent zio as its own task.
563                  *
564                  * Having the caller execute the parent when possible reduces
565                  * locking on the zio taskq's, reduces context switch
566                  * overhead, and has no recursion penalty.  Note that one
567                  * read from disk typically causes at least 3 zio's: a
568                  * zio_null(), the logical zio_read(), and then a physical
569                  * zio.  When the physical ZIO completes, we are able to call
570                  * zio_done() on all 3 of these zio's from one invocation of
571                  * zio_execute() by returning the parent back to
572                  * zio_execute().  Since the parent isn't executed until this
573                  * thread returns back to zio_execute(), the caller should do
574                  * so promptly.
575                  *
576                  * In other cases, dispatching the parent prevents
577                  * overflowing the stack when we have deeply nested
578                  * parent-child relationships, as we do with the "mega zio"
579                  * of writes for spa_sync(), and the chain of ZIL blocks.
580                  */
581                 if (next_to_executep != NULL && *next_to_executep == NULL) {
582                         *next_to_executep = pio;
583                 } else {
584                         zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
585                 }
586         } else {
587                 mutex_exit(&pio->io_lock);
588         }
589 }
590
591 static void
592 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
593 {
594         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
595                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
596 }
597
598 int
599 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
600 {
601         const zio_t *z1 = x1;
602         const zio_t *z2 = x2;
603
604         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
605                 return (-1);
606         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
607                 return (1);
608
609         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
610                 return (-1);
611         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
612                 return (1);
613
614         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
615                 return (-1);
616         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
617                 return (1);
618
619         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
620                 return (-1);
621         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
622                 return (1);
623
624         if (z1 < z2)
625                 return (-1);
626         if (z1 > z2)
627                 return (1);
628
629         return (0);
630 }
631
632 /*
633  * ==========================================================================
634  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
635  * ==========================================================================
636  */
637 static zio_t *
638 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
639     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
640     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
641     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
642     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
643 {
644         zio_t *zio;
645
646         IMPLY(type != ZIO_TYPE_FREE, psize <= SPA_MAXBLOCKSIZE);
647         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
648         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
649
650         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
651         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
652         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
653
654         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
655
656         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
657         bzero(zio, sizeof (zio_t));
658
659         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
660         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
661
662         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
663             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
664         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
665             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
666         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
667
668         if (vd != NULL)
669                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
670         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
671                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
672         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
673                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
674         else
675                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
676
677         if (bp != NULL) {
678                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
679                 zio->io_bp_copy = *bp;
680                 zio->io_bp_orig = *bp;
681                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
682                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
683                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
684                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
685                         zio->io_logical = zio;
686                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
687                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
688         }
689
690         zio->io_spa = spa;
691         zio->io_txg = txg;
692         zio->io_done = done;
693         zio->io_private = private;
694         zio->io_type = type;
695         zio->io_priority = priority;
696         zio->io_vd = vd;
697         zio->io_offset = offset;
698         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
699         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
700         zio->io_lsize = lsize;
701         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
702         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
703         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
704         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
705
706         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
707         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
708
709         if (zb != NULL)
710                 zio->io_bookmark = *zb;
711
712         if (pio != NULL) {
713                 if (zio->io_logical == NULL)
714                         zio->io_logical = pio->io_logical;
715                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
716                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
717                 zio_add_child(pio, zio);
718         }
719
720         return (zio);
721 }
722
723 static void
724 zio_destroy(zio_t *zio)
725 {
726         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
727         list_destroy(&zio->io_parent_list);
728         list_destroy(&zio->io_child_list);
729         mutex_destroy(&zio->io_lock);
730         cv_destroy(&zio->io_cv);
731         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
732 }
733
734 zio_t *
735 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
736     void *private, enum zio_flag flags)
737 {
738         zio_t *zio;
739
740         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
741             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
742             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
743
744         return (zio);
745 }
746
747 zio_t *
748 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
749 {
750         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
751 }
752
753 void
754 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
755 {
756         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
757                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
758                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
759         }
760         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
761             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
762                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
763                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
764         }
765         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
766             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
767                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
768                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
769         }
770         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
771                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
772                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
773         }
774         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
775                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
776                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
777         }
778
779         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
780                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
781                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
782                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
783                 }
784         }
785
786         /*
787          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
788          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
789          */
790         if (!spa->spa_trust_config)
791                 return;
792
793         /*
794          * Pool-specific checks.
795          *
796          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
797          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
798          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
799          * that are in the log) to be arbitrarily large.
800          */
801         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
802                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
803                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
804                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
805                             "VDEV %llu",
806                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
807                         continue;
808                 }
809                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
810                 if (vd == NULL) {
811                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
812                             "VDEV %llu",
813                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
814                         continue;
815                 }
816                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
817                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
818                             "VDEV %llu",
819                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
820                         continue;
821                 }
822                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
823                         /*
824                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
825                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
826                          * we can't perform any more checks on them.
827                          */
828                         continue;
829                 }
830                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
831                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
832                 if (BP_IS_GANG(bp))
833                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
834                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
835                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
836                             "OFFSET %llu",
837                             bp, i, (longlong_t)offset);
838                 }
839         }
840 }
841
842 boolean_t
843 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
844 {
845         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
846
847         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
848                 return (B_FALSE);
849
850         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
851         if (vd == NULL)
852                 return (B_FALSE);
853
854         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
855                 return (B_FALSE);
856
857         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
858                 return (B_FALSE);
859         }
860
861         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
862         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
863
864         if (BP_IS_GANG(bp))
865                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
866         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
867                 return (B_FALSE);
868
869         return (B_TRUE);
870 }
871
872 zio_t *
873 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
874     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
875     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
876 {
877         zio_t *zio;
878
879         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
880
881         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
882             data, size, size, done, private,
883             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
884             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
885             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
886
887         return (zio);
888 }
889
890 zio_t *
891 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
892     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
893     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
894     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
895     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
896     const zbookmark_phys_t *zb)
897 {
898         zio_t *zio;
899
900         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
901             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
902             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
903             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
904             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
905             zp->zp_level < 32 &&
906             zp->zp_copies > 0 &&
907             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
908
909         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
910             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
911             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
912             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
913
914         zio->io_ready = ready;
915         zio->io_children_ready = children_ready;
916         zio->io_physdone = physdone;
917         zio->io_prop = *zp;
918
919         /*
920          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
921          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
922          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
923          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
924          */
925         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
926                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
927         }
928
929         return (zio);
930 }
931
932 zio_t *
933 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
934     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
935     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
936 {
937         zio_t *zio;
938
939         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
940             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
941             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
942
943         return (zio);
944 }
945
946 void
947 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
948 {
949         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
950         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
951         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
952         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
953
954         /*
955          * We must reset the io_prop to match the values that existed
956          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
957          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
958          */
959         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
960         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
961         zio->io_prop.zp_copies = copies;
962         zio->io_bp_override = bp;
963 }
964
965 void
966 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
967 {
968
969         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
970
971         /*
972          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
973          * process the free here (by ignoring it) rather than
974          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
975          */
976         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
977                 return;
978         metaslab_check_free(spa, bp);
979
980         /*
981          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
982          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
983          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
984          * in-memory list for later processing.
985          */
986         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
987             txg != spa->spa_syncing_txg ||
988             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
989                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
990         } else {
991                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
992                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
993         }
994 }
995
996 zio_t *
997 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
998     uint64_t size, enum zio_flag flags)
999 {
1000         zio_t *zio;
1001         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
1002
1003         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1004         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
1005         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
1006
1007         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1008                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1009
1010         metaslab_check_free(spa, bp);
1011         arc_freed(spa, bp);
1012         dsl_scan_freed(spa, bp);
1013
1014         if (zfs_trim_enabled)
1015                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
1016                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
1017         /*
1018          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1019          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1020          * not tied up.
1021          */
1022         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1023                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1024
1025         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
1026
1027         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
1028             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1029             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1030
1031         return (zio);
1032 }
1033
1034 zio_t *
1035 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1036     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1037 {
1038         zio_t *zio;
1039
1040         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1041
1042         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1043                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1044
1045         /*
1046          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1047          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1048          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1049          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1050          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1051          * so that the SPA knows they're in use.
1052          *
1053          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1054          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1055          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1056          */
1057         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1058             spa_min_claim_txg(spa));
1059         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1060         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1061
1062         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1063             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1064             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1065         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1066
1067         return (zio);
1068 }
1069
1070 zio_t *
1071 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1072     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1073     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1074 {
1075         zio_t *zio;
1076         int c;
1077
1078         if (vd->vdev_children == 0) {
1079                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1080                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1081                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1082
1083                 zio->io_cmd = cmd;
1084         } else {
1085                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1086
1087                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1088                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1089                             offset, size, done, private, priority, flags));
1090         }
1091
1092         return (zio);
1093 }
1094
1095 zio_t *
1096 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1097     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1098     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1099 {
1100         zio_t *zio;
1101
1102         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1103         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1104             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1105         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1106
1107         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1108             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1109             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1110
1111         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1112
1113         return (zio);
1114 }
1115
1116 zio_t *
1117 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1118     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1119     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1120 {
1121         zio_t *zio;
1122
1123         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1124         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1125             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1126         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1127
1128         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1129             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1130             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1131
1132         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1133
1134         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1135                 /*
1136                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1137                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1138                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1139                  * being written to multiple places in parallel.
1140                  */
1141                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1142                 abd_copy(wbuf, data, size);
1143
1144                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1145         }
1146
1147         return (zio);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Create a child I/O to do some work for us.
1152  */
1153 zio_t *
1154 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1155     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1156     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1157 {
1158         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1159         zio_t *zio;
1160
1161         /*
1162          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1163          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1164          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1165          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1166          * (OPTIONAL or REPAIR).
1167          */
1168         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1169             done != NULL);
1170
1171         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1172                 /*
1173                  * If we have the bp, then the child should perform the
1174                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1175                  * detection as close to the leaves as possible and
1176                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1177                  */
1178                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1179                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1180         }
1181
1182         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1183         if (type == ZIO_TYPE_FREE &&
1184             !(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1185                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1186
1187         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1188                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1189                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1190         }
1191
1192         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1193
1194         /*
1195          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1196          * even if the original read was.
1197          */
1198         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1199                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1200
1201         /*
1202          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1203          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1204          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1205          * have already processed the original allocating I/O.
1206          */
1207         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1208             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1209                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1210
1211                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1212                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1213                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1214                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1215                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1216                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1217
1218                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1219         }
1220
1221         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1222             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1223             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1224         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1225
1226         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1227         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1228                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1229
1230         return (zio);
1231 }
1232
1233 zio_t *
1234 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1235     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1236     zio_done_func_t *done, void *private)
1237 {
1238         zio_t *zio;
1239
1240         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1241
1242         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1243             data, size, size, done, private, type, priority,
1244             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1245             vd, offset, NULL,
1246             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1247
1248         return (zio);
1249 }
1250
1251 void
1252 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1253 {
1254         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1255             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1256             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1257 }
1258
1259 zio_t *
1260 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1261 {
1262
1263         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1264
1265         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1266             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1267             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1268             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1269 }
1270
1271 void
1272 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1273 {
1274         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1275         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1276         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1277
1278         /*
1279          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1280          * reconstruction when reading back less than the block size.
1281          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1282          */
1283         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1284         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1285                 /* we are not doing a raw write */
1286                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1287                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1288         }
1289 }
1290
1291 /*
1292  * ==========================================================================
1293  * Prepare to read and write logical blocks
1294  * ==========================================================================
1295  */
1296
1297 static zio_t *
1298 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1299 {
1300         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1301
1302         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1303
1304         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1305             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1306             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1307                 uint64_t psize =
1308                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1309                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1310                     psize, psize, zio_decompress);
1311         }
1312
1313         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1314                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1315
1316                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1317                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1318                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1319                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1320         } else {
1321                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1322                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1323         }
1324
1325         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1326                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1327
1328         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1329                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1330
1331         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1332                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1333
1334         return (zio);
1335 }
1336
1337 static zio_t *
1338 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1339 {
1340         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1341                 return (zio);
1342
1343         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1344
1345         if (zio->io_bp_override) {
1346                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1347                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1348
1349                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1350                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1351
1352                 *bp = *zio->io_bp_override;
1353                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1354
1355                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1356                         return (zio);
1357
1358                 /*
1359                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1360                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1361                  * has already occurred.
1362                  */
1363                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1364                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1365                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1366                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1367                         return (zio);
1368                 }
1369
1370                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1371
1372                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1373                         return (zio);
1374
1375                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1376                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1377
1378                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1379                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1380                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1381                         return (zio);
1382                 }
1383
1384                 /*
1385                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1386                  * it as a regular write I/O.
1387                  */
1388                 zio->io_bp_override = NULL;
1389                 *bp = zio->io_bp_orig;
1390                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1391         }
1392
1393         return (zio);
1394 }
1395
1396 static zio_t *
1397 zio_write_compress(zio_t *zio)
1398 {
1399         spa_t *spa = zio->io_spa;
1400         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1401         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1402         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1403         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1404         uint64_t psize = zio->io_size;
1405         int pass = 1;
1406
1407         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1408
1409         /*
1410          * If our children haven't all reached the ready stage,
1411          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1412          */
1413         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1414             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1415                 return (NULL);
1416         }
1417
1418         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1419                 return (zio);
1420
1421         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1422                 /*
1423                  * Now that all our children are ready, run the callback
1424                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1425                  * data to be written.
1426                  */
1427                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1428                 zio->io_children_ready(zio);
1429         }
1430
1431         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1432         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1433
1434         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1435                 /*
1436                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1437                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1438                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1439                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1440                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1441                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1442                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1443                  */
1444                 pass = spa_sync_pass(spa);
1445
1446                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1447                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1448                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1449
1450                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1451                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1452
1453                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1454                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1455                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1456         }
1457
1458         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1459         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1460                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1461                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1462                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1463                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1464                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1465                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1466                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1467                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1468                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1469                             cbuf, compress, lsize, psize);
1470                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1471                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1472                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1473                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1474                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1475                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1476                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1477                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1478                         return (zio);
1479                 } else {
1480                         /*
1481                          * Round up compressed size up to the ashift
1482                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1483                          * This ensures that the compressed size of the BP
1484                          * (and thus compressratio property) are correct,
1485                          * in that we charge for the padding used to fill out
1486                          * the last sector.
1487                          */
1488                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1489                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1490                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1491                         if (rounded >= lsize) {
1492                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1493                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1494                                 psize = lsize;
1495                         } else {
1496                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1497                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1498                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1499                                 psize = rounded;
1500                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1501                                     psize, lsize, NULL);
1502                         }
1503                 }
1504
1505                 /*
1506                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1507                  * it as a regular write I/O.
1508                  */
1509                 zio->io_bp_override = NULL;
1510                 *bp = zio->io_bp_orig;
1511                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1512         } else {
1513                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1514         }
1515
1516         /*
1517          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1518          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1519          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1520          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1521          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1522          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1523          */
1524         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1525             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1526             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1527                 ASSERT(psize != 0);
1528                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1529                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1530                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1531         } else {
1532                 BP_ZERO(bp);
1533                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1534         }
1535
1536         if (psize == 0) {
1537                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1538                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1539                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1540                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1541                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1542                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1543                 }
1544                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1545         } else {
1546                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1547                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1548                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1549                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1550                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1551                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1552                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1553                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1554                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1555                 if (zp->zp_dedup) {
1556                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1557                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1558                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1559                 }
1560                 if (zp->zp_nopwrite) {
1561                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1562                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1563                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1564                 }
1565         }
1566         return (zio);
1567 }
1568
1569 static zio_t *
1570 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1571 {
1572         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1573
1574         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1575                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1576                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1577         }
1578
1579         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1580
1581         return (zio);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * ==========================================================================
1586  * Execute the I/O pipeline
1587  * ==========================================================================
1588  */
1589
1590 static void
1591 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1592 {
1593         spa_t *spa = zio->io_spa;
1594         zio_type_t t = zio->io_type;
1595         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1596
1597         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1598
1599         /*
1600          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1601          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1602          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1603          */
1604         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1605                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1606
1607         /*
1608          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1609          */
1610         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1611                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1612
1613         /*
1614          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1615          * available.
1616          */
1617         if ((zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW ||
1618             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE) &&
1619             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1620                 q++;
1621
1622         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1623
1624         /*
1625          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1626          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1627          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1628          */
1629 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1630         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1631 #else
1632         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1633 #endif
1634         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1635             flags, &zio->io_tqent);
1636 }
1637
1638 static boolean_t
1639 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1640 {
1641         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1642         spa_t *spa = zio->io_spa;
1643
1644         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1645                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1646                 uint_t i;
1647                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1648                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1649                                 return (B_TRUE);
1650                 }
1651         }
1652
1653         return (B_FALSE);
1654 }
1655
1656 static zio_t *
1657 zio_issue_async(zio_t *zio)
1658 {
1659         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1660
1661         return (NULL);
1662 }
1663
1664 void
1665 zio_interrupt(zio_t *zio)
1666 {
1667         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1668 }
1669
1670 void
1671 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1672 {
1673         /*
1674          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1675          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1676          * functionality has been disabled for userspace builds.
1677          */
1678
1679 #ifdef _KERNEL
1680         /*
1681          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1682          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1683          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1684          */
1685         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1686                 hrtime_t now = gethrtime();
1687
1688                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1689                         /*
1690                          * This IO has already taken longer than the target
1691                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1692                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1693                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1694                          * the target latency being set to a value less than
1695                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1696                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1697                          * IO request).
1698                          */
1699
1700                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1701                             hrtime_t, now);
1702
1703                         zio_interrupt(zio);
1704                 } else {
1705                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1706
1707                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1708                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1709
1710                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1711                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1712                 }
1713
1714                 return;
1715         }
1716 #endif
1717
1718         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1719         zio_interrupt(zio);
1720 }
1721
1722 /*
1723  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1724  *
1725  *      (1) the I/O completes
1726  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1727  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1728  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1729  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1730  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1731  *
1732  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1733  * burns a thread in cv_wait().
1734  *
1735  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1736  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1737  */
1738 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1739
1740 void
1741 zio_execute(zio_t *zio)
1742 {
1743         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1744
1745         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1746                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1747                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1748
1749                 zio->io_executor = curthread;
1750
1751                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1752                 ASSERT(ISP2(stage));
1753                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1754
1755                 do {
1756                         stage <<= 1;
1757                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1758
1759                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1760
1761                 /*
1762                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1763                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1764                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1765                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1766                  *
1767                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1768                  * be sent to disk promptly.
1769                  */
1770                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1771                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1772                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1773                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1774                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1775                         return;
1776                 }
1777
1778                 zio->io_stage = stage;
1779                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1780
1781                 /*
1782                  * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
1783                  * (typically the same as this one), or NULL if we should
1784                  * stop.
1785                  */
1786                 zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1787
1788                 if (zio == NULL)
1789                         return;
1790         }
1791 }
1792
1793 /*
1794  * ==========================================================================
1795  * Initiate I/O, either sync or async
1796  * ==========================================================================
1797  */
1798 int
1799 zio_wait(zio_t *zio)
1800 {
1801         int error;
1802
1803         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1804         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1805
1806         zio->io_waiter = curthread;
1807         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1808         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1809
1810         zio_execute(zio);
1811
1812         mutex_enter(&zio->io_lock);
1813         while (zio->io_executor != NULL)
1814                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1815         mutex_exit(&zio->io_lock);
1816
1817         error = zio->io_error;
1818         zio_destroy(zio);
1819
1820         return (error);
1821 }
1822
1823 void
1824 zio_nowait(zio_t *zio)
1825 {
1826         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1827
1828         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1829             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1830                 /*
1831                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1832                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1833                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1834                  */
1835                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1836
1837                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1838         }
1839
1840         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1841         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1842         zio_execute(zio);
1843 }
1844
1845 /*
1846  * ==========================================================================
1847  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1848  * ==========================================================================
1849  */
1850
1851 static void
1852 zio_reexecute(zio_t *pio)
1853 {
1854         zio_t *cio, *cio_next;
1855
1856         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1857         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1858         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1859         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1860
1861         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1862         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1863         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1864         pio->io_reexecute = 0;
1865         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1866         pio->io_pipeline_trace = 0;
1867         pio->io_error = 0;
1868         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1869                 pio->io_state[w] = 0;
1870         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1871                 pio->io_child_error[c] = 0;
1872
1873         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1874                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1875
1876         /*
1877          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1878          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1879          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1880          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1881          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1882          */
1883         zio_link_t *zl = NULL;
1884         mutex_enter(&pio->io_lock);
1885         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1886                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1887                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1888                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1889                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1890                 zio_reexecute(cio);
1891                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1892         }
1893         mutex_exit(&pio->io_lock);
1894
1895         /*
1896          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1897          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1898          * responsibility of the caller to wait on it.
1899          */
1900         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1901                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1902                 zio_execute(pio);
1903         }
1904 }
1905
1906 void
1907 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1908 {
1909         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1910                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1911                     "failure and the failure mode property for this pool "
1912                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1913
1914         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1915
1916         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1917
1918         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1919                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1920                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1921                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1922
1923         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1924
1925         if (zio != NULL) {
1926                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1927                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1928                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1929                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1930                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1931                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1932         }
1933
1934         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1935 }
1936
1937 int
1938 zio_resume(spa_t *spa)
1939 {
1940         zio_t *pio;
1941
1942         /*
1943          * Reexecute all previously suspended i/o.
1944          */
1945         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1946         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1947         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1948         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1949         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1950         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1951
1952         if (pio == NULL)
1953                 return (0);
1954
1955         zio_reexecute(pio);
1956         return (zio_wait(pio));
1957 }
1958
1959 void
1960 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1961 {
1962         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1963         while (spa_suspended(spa))
1964                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1965         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1966 }
1967
1968 /*
1969  * ==========================================================================
1970  * Gang blocks.
1971  *
1972  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1973  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1974  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1975  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1976  * block from smaller fragments.
1977  *
1978  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1979  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1980  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1981  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1982  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1983  *
1984  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1985  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1986  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1987  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1988  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1989  *
1990  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1991  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1992  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1993  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1994  *
1995  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1996  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1997  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1998  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1999  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
2000  * bps for every constituent of the gang block.
2001  *
2002  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2003  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2004  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2005  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2006  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2007  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2008  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2009  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2010  * gang header's blk_cksum as described above.
2011  *
2012  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2013  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2014  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2015  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2016  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2017  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2018  *
2019  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2020  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2021  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2022  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2023  *
2024  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2025  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2026  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2027  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2028  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2029  *
2030  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2031  * ==========================================================================
2032  */
2033
2034 static void
2035 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2036 {
2037         abd_put(zio->io_abd);
2038 }
2039
2040 static zio_t *
2041 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2042     uint64_t offset)
2043 {
2044         if (gn != NULL)
2045                 return (pio);
2046
2047         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2048             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2049             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2050             &pio->io_bookmark));
2051 }
2052
2053 static zio_t *
2054 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2055     uint64_t offset)
2056 {
2057         zio_t *zio;
2058
2059         if (gn != NULL) {
2060                 abd_t *gbh_abd =
2061                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2062                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2063                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2064                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2065                     &pio->io_bookmark);
2066                 /*
2067                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2068                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2069                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2070                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2071                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2072                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2073                  * this is just good hygiene.)
2074                  */
2075                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2076                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2077
2078                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2079                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2080
2081                         abd_put(buf);
2082                 }
2083                 /*
2084                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2085                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2086                  */
2087                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2088                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2089         } else {
2090                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2091                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2092                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2093                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2094         }
2095
2096         return (zio);
2097 }
2098
2099 /* ARGSUSED */
2100 static zio_t *
2101 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2102     uint64_t offset)
2103 {
2104         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2105             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2106             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2107 }
2108
2109 /* ARGSUSED */
2110 static zio_t *
2111 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2112     uint64_t offset)
2113 {
2114         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2115             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2116 }
2117
2118 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2119         NULL,
2120         zio_read_gang,
2121         zio_rewrite_gang,
2122         zio_free_gang,
2123         zio_claim_gang,
2124         NULL
2125 };
2126
2127 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2128
2129 static zio_gang_node_t *
2130 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2131 {
2132         zio_gang_node_t *gn;
2133
2134         ASSERT(*gnpp == NULL);
2135
2136         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2137         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2138         *gnpp = gn;
2139
2140         return (gn);
2141 }
2142
2143 static void
2144 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2145 {
2146         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2147
2148         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2149                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2150
2151         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2152         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2153         *gnpp = NULL;
2154 }
2155
2156 static void
2157 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2158 {
2159         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2160
2161         if (gn == NULL)
2162                 return;
2163
2164         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2165                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2166
2167         zio_gang_node_free(gnpp);
2168 }
2169
2170 static void
2171 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2172 {
2173         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2174         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2175
2176         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2177         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2178
2179         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2180             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2181             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2182 }
2183
2184 static void
2185 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2186 {
2187         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2188         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2189         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2190
2191         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2192         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2193
2194         if (zio->io_error)
2195                 return;
2196
2197         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2198         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2199                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2200
2201         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2202         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2203         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2204
2205         abd_put(zio->io_abd);
2206
2207         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2208                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2209                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2210                         continue;
2211                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2212         }
2213 }
2214
2215 static void
2216 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2217     uint64_t offset)
2218 {
2219         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2220         zio_t *zio;
2221
2222         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2223         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2224         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2225
2226         /*
2227          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2228          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2229          */
2230         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2231
2232         if (gn != NULL) {
2233                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2234
2235                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2236                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2237                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2238                                 continue;
2239                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2240                             offset);
2241                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2242                 }
2243         }
2244
2245         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2246                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2247
2248         if (zio != pio)
2249                 zio_nowait(zio);
2250 }
2251
2252 static zio_t *
2253 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2254 {
2255         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2256
2257         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2258         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2259
2260         zio->io_gang_leader = zio;
2261
2262         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2263
2264         return (zio);
2265 }
2266
2267 static zio_t *
2268 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2269 {
2270         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2271
2272         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2273                 return (NULL);
2274         }
2275
2276         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2277         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2278
2279         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2280                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2281                     0);
2282         else
2283                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2284
2285         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2286
2287         return (zio);
2288 }
2289
2290 static void
2291 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2292 {
2293         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2294         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2295         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2296         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2297         uint64_t asize;
2298
2299         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2300                 return;
2301
2302         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2303
2304         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2305         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2306         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2307         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2308         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2309
2310         mutex_enter(&pio->io_lock);
2311         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2312                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2313                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2314                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2315                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2316         }
2317         mutex_exit(&pio->io_lock);
2318 }
2319
2320 static void
2321 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2322 {
2323         /*
2324          * The io_abd field will be NULL for a zio with no data.  The io_flags
2325          * will initially have the ZIO_FLAG_NODATA bit flag set, but we can't
2326          * check for it here as it is cleared in zio_ready.
2327          */
2328         if (zio->io_abd != NULL)
2329                 abd_put(zio->io_abd);
2330 }
2331
2332 static zio_t *
2333 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2334 {
2335         spa_t *spa = pio->io_spa;
2336         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2337         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2338         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2339         zio_t *zio;
2340         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2341         zio_gbh_phys_t *gbh;
2342         abd_t *gbh_abd;
2343         uint64_t txg = pio->io_txg;
2344         uint64_t resid = pio->io_size;
2345         uint64_t lsize;
2346         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2347         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2348         zio_prop_t zp;
2349         int error;
2350         boolean_t has_data = !(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA);
2351
2352         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2353         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2354                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2355                 ASSERT(has_data);
2356
2357                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2358                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2359                     pio));
2360
2361                 /*
2362                  * The logical zio has already placed a reservation for
2363                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2364                  * additional copies. These additional copies
2365                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2366                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2367                  * additional reservations for gang blocks.
2368                  */
2369                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2370                     pio->io_allocator, pio, flags));
2371         }
2372
2373         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2374             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2375             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2376         if (error) {
2377                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2378                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2379                         ASSERT(has_data);
2380
2381                         /*
2382                          * If we failed to allocate the gang block header then
2383                          * we remove any additional allocation reservations that
2384                          * we placed here. The original reservation will
2385                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2386                          * stage.
2387                          */
2388                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2389                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2390                 }
2391                 pio->io_error = error;
2392                 return (pio);
2393         }
2394
2395         if (pio == gio) {
2396                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2397         } else {
2398                 gnpp = pio->io_private;
2399                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2400         }
2401
2402         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2403         gbh = gn->gn_gbh;
2404         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2405         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2406
2407         /*
2408          * Create the gang header.
2409          */
2410         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2411             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2412             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2413
2414         /*
2415          * Create and nowait the gang children.
2416          */
2417         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2418                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2419                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2420                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2421
2422                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2423                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2424                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2425                 zp.zp_level = 0;
2426                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2427                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2428                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2429                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2430
2431                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2432                     has_data ? abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size -
2433                     resid) : NULL, lsize, lsize, &zp,
2434                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2435                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2436                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2437
2438                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2439                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2440                         ASSERT(has_data);
2441
2442                         /*
2443                          * Gang children won't throttle but we should
2444                          * account for their work, so reserve an allocation
2445                          * slot for them here.
2446                          */
2447                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2448                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2449                 }
2450                 zio_nowait(cio);
2451         }
2452
2453         /*
2454          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2455          */
2456         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2457
2458         zio_nowait(zio);
2459
2460         return (pio);
2461 }
2462
2463 /*
2464  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2465  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2466  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2467  * mutually exclusive with dedup.
2468  *
2469  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2470  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2471  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2472  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2473  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2474  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2475  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2476  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2477  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2478  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2479  * themselves remain secret.
2480  */
2481 static zio_t *
2482 zio_nop_write(zio_t *zio)
2483 {
2484         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2485         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2486         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2487
2488         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2489         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2490         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2491         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2492         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2493         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2494
2495         /*
2496          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2497          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2498          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2499          * allocate a new bp.
2500          */
2501         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2502             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2503             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2504             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2505             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2506             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2507             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2508                 return (zio);
2509
2510         /*
2511          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2512          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2513          */
2514         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2515                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2516                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2517                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2518                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2519                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2520                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2521                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2522
2523                 *bp = *bp_orig;
2524                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2525                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2526         }
2527
2528         return (zio);
2529 }
2530
2531 /*
2532  * ==========================================================================
2533  * Dedup
2534  * ==========================================================================
2535  */
2536 static void
2537 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2538 {
2539         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2540         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2541         ddt_phys_t *ddp;
2542         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2543
2544         mutex_enter(&pio->io_lock);
2545         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2546         if (zio->io_error == 0)
2547                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2548
2549         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2550                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2551         else
2552                 abd_free(zio->io_abd);
2553         mutex_exit(&pio->io_lock);
2554 }
2555
2556 static zio_t *
2557 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2558 {
2559         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2560
2561         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2562         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2563         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2564
2565         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2566                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2567                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2568                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2569                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2570                 blkptr_t blk;
2571
2572                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2573                 zio->io_vsd = dde;
2574
2575                 if (ddp_self == NULL)
2576                         return (zio);
2577
2578                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2579                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2580                                 continue;
2581                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2582                             &blk);
2583                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2584                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2585                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2586                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2587                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2588                 }
2589                 return (zio);
2590         }
2591
2592         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2593             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2594             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2595
2596         return (zio);
2597 }
2598
2599 static zio_t *
2600 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2601 {
2602         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2603
2604         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2605                 return (NULL);
2606         }
2607
2608         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2609         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2610         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2611
2612         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2613                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2614                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2615                 if (ddt == NULL) {
2616                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2617                         return (zio);
2618                 }
2619                 if (dde == NULL) {
2620                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2621                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2622                         return (NULL);
2623                 }
2624                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2625                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2626                             zio->io_size);
2627                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2628                 }
2629                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2630                 zio->io_vsd = NULL;
2631         }
2632
2633         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2634
2635         return (zio);
2636 }
2637
2638 static boolean_t
2639 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2640 {
2641         spa_t *spa = zio->io_spa;
2642         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2643
2644         /* We should never get a raw, override zio */
2645         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2646
2647         /*
2648          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2649          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2650          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2651          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2652          */
2653         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2654                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2655
2656                 if (lio != NULL) {
2657                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2658                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2659                             zio->io_orig_size) != 0);
2660                 }
2661         }
2662
2663         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2664                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2665
2666                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2667                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2668                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2669                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2670                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2671                         int error;
2672
2673                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2674
2675                         ddt_exit(ddt);
2676
2677                         /*
2678                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2679                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2680                          * don't want to look at any transformations that have
2681                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2682                          * data will actually be the same in io_abd and
2683                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2684                          * a raw ARC read.
2685                          */
2686                         if (do_raw) {
2687                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2688                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2689                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2690                                     zio->io_size));
2691                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2692                         }
2693
2694                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2695                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2696                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2697
2698                         if (error == 0) {
2699                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2700                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2701                                     zio->io_orig_size) != 0)
2702                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2703                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2704                         }
2705
2706                         ddt_enter(ddt);
2707                         return (error != 0);
2708                 }
2709         }
2710
2711         return (B_FALSE);
2712 }
2713
2714 static void
2715 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2716 {
2717         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2718         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2719         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2720         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2721         zio_t *pio;
2722
2723         if (zio->io_error)
2724                 return;
2725
2726         ddt_enter(ddt);
2727
2728         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2729
2730         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2731
2732         zio_link_t *zl = NULL;
2733         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2734                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2735
2736         ddt_exit(ddt);
2737 }
2738
2739 static void
2740 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2741 {
2742         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2743         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2744         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2745         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2746
2747         ddt_enter(ddt);
2748
2749         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2750         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2751         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2752
2753         if (zio->io_error == 0) {
2754                 zio_link_t *zl = NULL;
2755                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2756                         ddt_phys_addref(ddp);
2757         } else {
2758                 ddt_phys_clear(ddp);
2759         }
2760
2761         ddt_exit(ddt);
2762 }
2763
2764 static void
2765 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2766 {
2767         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2768         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2769         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2770         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2771         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2772         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2773         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2774
2775         ddt_enter(ddt);
2776
2777         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2778         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2779         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2780
2781         if (zio->io_error == 0) {
2782                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2783                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2784                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2785                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2786                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2787                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2788         }
2789
2790         ddt_exit(ddt);
2791 }
2792
2793 static zio_t *
2794 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2795 {
2796         spa_t *spa = zio->io_spa;
2797         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2798         uint64_t txg = zio->io_txg;
2799         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2800         int p = zp->zp_copies;
2801         int ditto_copies;
2802         zio_t *cio = NULL;
2803         zio_t *dio = NULL;
2804         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2805         ddt_entry_t *dde;
2806         ddt_phys_t *ddp;
2807
2808         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2809         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2810         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2811         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2812
2813         ddt_enter(ddt);
2814         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2815         ddp = &dde->dde_phys[p];
2816
2817         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2818                 /*
2819                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2820                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2821                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2822                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2823                  */
2824                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2825                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2826                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2827                         zio_pop_transforms(zio);
2828                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2829                         BP_ZERO(bp);
2830                 } else {
2831                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2832                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2833                 }
2834                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2835                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2836                 ddt_exit(ddt);
2837                 return (zio);
2838         }
2839
2840         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2841         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2842
2843         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2844             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2845                 zio_prop_t czp = *zp;
2846
2847                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2848
2849                 /*
2850                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2851                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2852                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2853                  * This is safe, because using the override bp is just an
2854                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2855                  */
2856                 if (zio->io_bp_override) {
2857                         zio_pop_transforms(zio);
2858                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2859                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2860                         zio->io_bp_override = NULL;
2861                         BP_ZERO(bp);
2862                         ddt_exit(ddt);
2863                         return (zio);
2864                 }
2865
2866                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2867                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2868                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2869                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2870
2871                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2872                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2873         }
2874
2875         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2876                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2877                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2878                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2879                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2880                 else
2881                         ddt_phys_addref(ddp);
2882         } else if (zio->io_bp_override) {
2883                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2884                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2885                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2886                 ddt_phys_addref(ddp);
2887         } else {
2888                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2889                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2890                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2891                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2892                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2893
2894                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2895                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2896         }
2897
2898         ddt_exit(ddt);
2899
2900         if (cio)
2901                 zio_nowait(cio);
2902         if (dio)
2903                 zio_nowait(dio);
2904
2905         return (zio);
2906 }
2907
2908 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2909
2910 static zio_t *
2911 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2912 {
2913         spa_t *spa = zio->io_spa;
2914         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2915         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2916         ddt_entry_t *dde;
2917         ddt_phys_t *ddp;
2918
2919         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2920         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2921
2922         ddt_enter(ddt);
2923         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2924         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2925         ddt_phys_decref(ddp);
2926         ddt_exit(ddt);
2927
2928         return (zio);
2929 }
2930
2931 /*
2932  * ==========================================================================
2933  * Allocate and free blocks
2934  * ==========================================================================
2935  */
2936
2937 static zio_t *
2938 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
2939 {
2940         zio_t *zio;
2941
2942         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
2943
2944         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
2945         if (zio == NULL)
2946                 return (NULL);
2947
2948         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2949
2950         /*
2951          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2952          * reserve then we throttle.
2953          */
2954         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
2955         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2956             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
2957                 return (NULL);
2958         }
2959
2960         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
2961         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2962
2963         return (zio);
2964 }
2965
2966 static zio_t *
2967 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2968 {
2969         spa_t *spa = zio->io_spa;
2970         zio_t *nio;
2971
2972         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2973             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2974             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2975             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2976                 return (zio);
2977         }
2978
2979         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2980
2981         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2982         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2983
2984         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
2985         /*
2986          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
2987          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
2988          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
2989          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
2990          * level, and region to accomplish both of these goals.
2991          */
2992         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
2993             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
2994         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2995
2996         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2997         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
2998
2999         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3000         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3001
3002         return (nio);
3003 }
3004
3005 void
3006 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
3007 {
3008         zio_t *zio;
3009
3010         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3011         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3012         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3013         if (zio == NULL)
3014                 return;
3015
3016         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3017         ASSERT0(zio->io_error);
3018         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3019 }
3020
3021 static zio_t *
3022 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3023 {
3024         spa_t *spa = zio->io_spa;
3025         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3026         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3027         int error;
3028         int flags = 0;
3029
3030         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3031                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3032                 zio->io_gang_leader = zio;
3033         }
3034
3035         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3036         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3037         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3038         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3039         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3040
3041         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3042                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3043         }
3044         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
3045                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3046         }
3047         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
3048                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3049         }
3050
3051         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3052             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3053             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3054
3055         if (error != 0) {
3056                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3057                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3058                     error);
3059                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3060                         return (zio_write_gang_block(zio));
3061                 zio->io_error = error;
3062         }
3063
3064         return (zio);
3065 }
3066
3067 static zio_t *
3068 zio_dva_free(zio_t *zio)
3069 {
3070         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3071
3072         return (zio);
3073 }
3074
3075 static zio_t *
3076 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3077 {
3078         int error;
3079
3080         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3081         if (error)
3082                 zio->io_error = error;
3083
3084         return (zio);
3085 }
3086
3087 /*
3088  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3089  * and we want to give back the block we just allocated.
3090  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3091  */
3092 static void
3093 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3094 {
3095         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3096         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3097
3098         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3099                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3100
3101         if (gn != NULL) {
3102                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3103                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3104                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3105                 }
3106         }
3107 }
3108
3109 /*
3110  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3111  */
3112 int
3113 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t objset, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3114     blkptr_t *old_bp, uint64_t size, boolean_t *slog)
3115 {
3116         int error = 1;
3117         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3118
3119         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3120
3121         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3122         /*
3123          * When allocating a zil block, we don't have information about
3124          * the final destination of the block except the objset it's part
3125          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3126          * some parallelism.
3127          */
3128         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3129             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL,
3130             cityhash4(0, 0, 0, objset) % spa->spa_alloc_count);
3131         if (error == 0) {
3132                 *slog = TRUE;
3133         } else {
3134                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3135                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3136                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0, objset) %
3137                     spa->spa_alloc_count);
3138                 if (error == 0)
3139                         *slog = FALSE;
3140         }
3141         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3142
3143         if (error == 0) {
3144                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3145                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3146                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3147                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3148                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3149                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3150                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3151                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3152                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3153                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3154         } else {
3155                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3156                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3157         }
3158
3159         return (error);
3160 }
3161
3162 /*
3163  * ==========================================================================
3164  * Read, write and delete to physical devices
3165  * ==========================================================================
3166  */
3167
3168
3169 /*
3170  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3171  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3172  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3173  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3174  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3175  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3176  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3177  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3178  */
3179 static zio_t *
3180 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3181 {
3182         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3183         uint64_t align;
3184         spa_t *spa = zio->io_spa;
3185         int ret;
3186
3187         ASSERT(zio->io_error == 0);
3188         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3189
3190         if (vd == NULL) {
3191                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3192                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3193
3194                 /*
3195                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3196                  */
3197                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3198                 return (NULL);
3199         }
3200
3201         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3202             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3203                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3204                 return (zio);
3205         }
3206
3207         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3208         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3209                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3210
3211                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3212                         /*
3213                          * Note: the code can handle other kinds of writes,
3214                          * but we don't expect them.
3215                          */
3216                         ASSERT(zio->io_flags &
3217                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3218                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3219                 }
3220         }
3221
3222         /*
3223          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3224          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3225          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3226          * characteristics:
3227          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3228          *      - any reads of user data
3229          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3230          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3231          */
3232         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3233             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3234             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3235             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3236                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3237                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3238                 if (old != new)
3239                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3240         }
3241         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3242
3243         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3244             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3245                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3246                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3247                 abd_t *abuf = NULL;
3248                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3249                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3250                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3251                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3252                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3253                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3254                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3255                 }
3256                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3257                     zio_subblock);
3258         }
3259
3260         /*
3261          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3262          * before proceeding.
3263          */
3264         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3265                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3266                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3267         } else {
3268                 /*
3269                  * For the physical io we allow alignment
3270                  * to a logical block size.
3271                  */
3272                 uint64_t log_align =
3273                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3274                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3275                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3276         }
3277
3278         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3279
3280         /*
3281          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3282          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3283          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3284          * This prevents spurious resilvering.
3285          *
3286          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3287          * resilver i/os:
3288          *
3289          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3290          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3291          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3292          * DTLs.
3293          *
3294          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3295          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3296          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3297          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3298          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3299          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3300          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3301          * as we work our way down the vdev tree.
3302          *
3303          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3304          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3305          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3306          *
3307          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3308          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3309          * will be properly bypassed instead.
3310          */
3311         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3312             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3313             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3314             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3315             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3316                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3317                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3318                 return (zio);
3319         }
3320
3321         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3322                 switch (zio->io_type) {
3323                 case ZIO_TYPE_READ:
3324                         if (vdev_cache_read(zio))
3325                                 return (zio);
3326                         /* FALLTHROUGH */
3327                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3328                 case ZIO_TYPE_FREE:
3329                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3330                                 return (NULL);
3331
3332                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3333                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3334                                 zio_interrupt(zio);
3335                                 return (NULL);
3336                         }
3337                         break;
3338                 }
3339                 /*
3340                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3341                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3342                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3343                  */
3344                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3345                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3346                     !trim_map_write_start(zio))
3347                         return (NULL);
3348         }
3349
3350         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3351         return (NULL);
3352 }
3353
3354 static zio_t *
3355 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3356 {
3357         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3358         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3359         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3360
3361         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3362                 return (NULL);
3363         }
3364
3365         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3366             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3367
3368         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3369             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3370             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3371
3372                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3373                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3374                         trim_map_write_done(zio);
3375
3376                 vdev_queue_io_done(zio);
3377
3378                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3379                         vdev_cache_write(zio);
3380
3381                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3382                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3383                             zio, EIO);
3384
3385                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3386                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3387
3388                 if (zio->io_error) {
3389                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3390                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3391                                 /* Not all devices support TRIM. */
3392                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3393                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3394                         } else {
3395                                 unexpected_error = B_TRUE;
3396                         }
3397                 }
3398         }
3399
3400         ops->vdev_op_io_done(zio);
3401
3402         if (unexpected_error)
3403                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3404
3405         return (zio);
3406 }
3407
3408 /*
3409  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3410  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3411  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3412  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3413  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3414  */
3415 void
3416 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3417 {
3418         zio_t *cio, *cio_next;
3419         zio_link_t *zl = NULL;
3420
3421         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3422
3423         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3424                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3425         } else {
3426                 pio->io_priority = priority;
3427         }
3428
3429         mutex_enter(&pio->io_lock);
3430         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3431                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3432                 zio_change_priority(cio, priority);
3433         }
3434         mutex_exit(&pio->io_lock);
3435 }
3436
3437 /*
3438  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3439  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3440  */
3441 static void
3442 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3443     const void *good_buf)
3444 {
3445         /* no processing needed */
3446         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3447 }
3448
3449 /*ARGSUSED*/
3450 void
3451 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3452 {
3453         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3454
3455         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3456
3457         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3458         zcr->zcr_cbdata = buf;
3459         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3460         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3461 }
3462
3463 static zio_t *
3464 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3465 {
3466         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3467
3468         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3469                 return (NULL);
3470         }
3471
3472         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3473                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3474
3475         if (zio->io_vsd != NULL) {
3476                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3477                 zio->io_vsd = NULL;
3478         }
3479
3480         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3481                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3482
3483         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3484             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3485                 switch (zio->io_error) {
3486                 case 0:
3487                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3488                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3489                         break;
3490                 case EOPNOTSUPP:
3491                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3492                         break;
3493                 default:
3494                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3495                         break;
3496                 }
3497         }
3498
3499         /*
3500          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3501          *
3502          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3503          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3504          */
3505         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3506             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3507                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3508                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3509                 zio->io_error = 0;
3510                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3511                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3512                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3513                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3514                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3515                 return (NULL);
3516         }
3517
3518         /*
3519          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3520          * if the device is not accessible at all.
3521          */
3522         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3523             !vdev_accessible(vd, zio))
3524                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3525
3526         /*
3527          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3528          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3529          */
3530         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3531             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3532                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3533         }
3534
3535         /*
3536          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3537          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3538          * that we don't bother with it in the future.
3539          */
3540         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3541             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3542             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3543                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3544
3545         if (zio->io_error)
3546                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3547
3548         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3549             zio->io_physdone != NULL) {
3550                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3551                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3552                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3553         }
3554
3555         return (zio);
3556 }
3557
3558 void
3559 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3560 {
3561         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3562         ASSERT(zio->io_error == 0);
3563
3564         zio->io_stage >>= 1;
3565 }
3566
3567 void
3568 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3569 {
3570         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3571
3572         zio->io_stage >>= 1;
3573 }
3574
3575 void
3576 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3577 {
3578         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3579         ASSERT(zio->io_error == 0);
3580
3581         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3582         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3583 }
3584
3585 /*
3586  * ==========================================================================
3587  * Generate and verify checksums
3588  * ==========================================================================
3589  */
3590 static zio_t *
3591 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3592 {
3593         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3594         enum zio_checksum checksum;
3595
3596         if (bp == NULL) {
3597                 /*
3598                  * This is zio_write_phys().
3599                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3600                  */
3601                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3602
3603                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3604                         return (zio);
3605
3606                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3607         } else {
3608                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3609                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3610                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3611                 } else {
3612                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3613                 }
3614         }
3615
3616         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3617
3618         return (zio);
3619 }
3620
3621 static zio_t *
3622 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3623 {
3624         zio_bad_cksum_t info;
3625         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3626         int error;
3627
3628         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3629
3630         if (bp == NULL) {
3631                 /*
3632                  * This is zio_read_phys().
3633                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3634                  */
3635                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3636                         return (zio);
3637
3638                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3639         }
3640
3641         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3642                 zio->io_error = error;
3643                 if (error == ECKSUM &&
3644                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3645                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3646                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3647                             zio->io_size, NULL, &info);
3648                 }
3649         }
3650
3651         return (zio);
3652 }
3653
3654 /*
3655  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3656  */
3657 void
3658 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3659 {
3660         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3661 }
3662
3663 /*
3664  * ==========================================================================
3665  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3666  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3667  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3668  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3669  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3670  * ==========================================================================
3671  */
3672 int
3673 zio_worst_error(int e1, int e2)
3674 {
3675         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3676         int r1, r2;
3677
3678         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3679                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3680                         break;
3681
3682         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3683                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3684                         break;
3685
3686         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3687 }
3688
3689 /*
3690  * ==========================================================================
3691  * I/O completion
3692  * ==========================================================================
3693  */
3694 static zio_t *
3695 zio_ready(zio_t *zio)
3696 {
3697         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3698         zio_t *pio, *pio_next;
3699         zio_link_t *zl = NULL;
3700
3701         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3702             ZIO_WAIT_READY)) {
3703                 return (NULL);
3704         }
3705
3706         if (zio->io_ready) {
3707                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3708                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3709                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3710                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3711
3712                 zio->io_ready(zio);
3713         }
3714
3715         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3716                 zio->io_bp_copy = *bp;
3717
3718         if (zio->io_error != 0) {
3719                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3720
3721                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3722                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3723                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3724                         /*
3725                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3726                          * issue the next I/O to allocate.
3727                          */
3728                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3729                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3730                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3731                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3732                 }
3733         }
3734
3735         mutex_enter(&zio->io_lock);
3736         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3737         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3738         mutex_exit(&zio->io_lock);
3739
3740         /*
3741          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3742          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3743          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3744          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3745          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3746          */
3747         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3748                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3749                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
3750         }
3751
3752         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3753                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3754                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3755                 } else {
3756                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3757                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3758                 }
3759         }
3760
3761         if (zio_injection_enabled &&
3762             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3763                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3764
3765         return (zio);
3766 }
3767
3768 /*
3769  * Update the allocation throttle accounting.
3770  */
3771 static void
3772 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3773 {
3774         zio_t *lio = zio->io_logical;
3775         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3776         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3777         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3778
3779         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3780         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3781         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3782         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3783         ASSERT(vd != NULL);
3784         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3785         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3786         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3787         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3788         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3789
3790         /*
3791          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3792          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3793          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3794          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3795          * it here.
3796          */
3797         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3798                 /*
3799                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3800                  * would have been the one that performed the allocation.
3801                  */
3802                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3803                         pio = zio_unique_parent(pio);
3804                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3805         }
3806
3807         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3808         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3809         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3810         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3811         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3812
3813         mutex_enter(&pio->io_lock);
3814         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
3815             pio->io_allocator, B_TRUE);
3816         mutex_exit(&pio->io_lock);
3817
3818         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3819             1, pio->io_allocator, pio);
3820
3821         /*
3822          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3823          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3824          * dispatched to another taskq thread.
3825          */
3826         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
3827 }
3828
3829 static zio_t *
3830 zio_done(zio_t *zio)
3831 {
3832         spa_t *spa = zio->io_spa;
3833         zio_t *lio = zio->io_logical;
3834         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3835         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3836         uint64_t psize = zio->io_size;
3837         zio_t *pio, *pio_next;
3838         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3839         zio_link_t *zl = NULL;
3840
3841         /*
3842          * If our children haven't all completed,
3843          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3844          */
3845         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3846                 return (NULL);
3847         }
3848
3849         /*
3850          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3851          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3852          * write. We must do this since the allocation is performed
3853          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3854          */
3855         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3856             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3857                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3858                 zio_dva_throttle_done(zio);
3859         }
3860
3861         /*
3862          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3863          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3864          */
3865         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3866                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3867                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3868                 ASSERT(bp != NULL);
3869                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio,
3870                     zio->io_allocator);
3871                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
3872                     zio));
3873         }
3874
3875         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3876                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3877                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3878
3879         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3880                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3881                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3882                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3883                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3884                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3885                     zio->io_bp_override == NULL &&
3886                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3887                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3888                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3889                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3890                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3891                 }
3892                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3893                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3894         }
3895
3896         /*
3897          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3898          */
3899         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3900         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3901         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3902
3903         /*
3904          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3905          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3906          */
3907         if (zio->io_error == 0) {
3908                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3909                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3910                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3911                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3912                         char *abuf = NULL;
3913                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3914
3915                         if (asize != psize) {
3916                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3917                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3918                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3919                         }
3920
3921                         if (adata != NULL)
3922                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3923
3924                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3925                         zcr->zcr_next = NULL;
3926                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3927                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3928
3929                         if (adata != NULL)
3930                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3931
3932                         if (asize != psize)
3933                                 abd_free(adata);
3934                 }
3935         }
3936
3937         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3938
3939         vdev_stat_update(zio, psize);
3940
3941         if (zio->io_error) {
3942                 /*
3943                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3944                  * generate an error message describing the I/O failure
3945                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3946                  * device is currently unavailable.
3947                  */
3948                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3949                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3950
3951                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3952                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3953                     zio == lio) {
3954                         /*
3955                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3956                          * error and generate a logical data ereport.
3957                          */
3958                         spa_log_error(spa, zio);
3959                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3960                             0, 0);
3961                 }
3962         }
3963
3964         if (zio->io_error && zio == lio) {
3965                 /*
3966                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3967                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3968                  */
3969                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3970                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3971
3972                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3973                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3974                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3975                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3976                         else
3977                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3978                 }
3979
3980                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3981                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3982                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3983                     zio->io_error == ENXIO &&
3984                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3985                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3986                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3987
3988                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3989                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3990
3991                 /*
3992                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3993                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3994                  * based on checksums.  It also might be a good place
3995                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3996                  * processing.
3997                  */
3998         }
3999
4000         /*
4001          * If there were logical child errors, they apply to us now.
4002          * We defer this until now to avoid conflating logical child
4003          * errors with errors that happened to the zio itself when
4004          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
4005          */
4006         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
4007
4008         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4009             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4010             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4011                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
4012
4013         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4014
4015         /*
4016          * Godfather I/Os should never suspend.
4017          */
4018         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4019             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4020                 zio->io_reexecute = 0;
4021
4022         if (zio->io_reexecute) {
4023                 /*
4024                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4025                  *
4026                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4027                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4028                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4029                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4030                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4031                  *
4032                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4033                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4034                  * parents not executing until children are ready.
4035                  */
4036                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4037
4038                 zio->io_gang_leader = NULL;
4039
4040                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4041                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4042                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4043
4044                 /*
4045                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4046                  * not a true parent to them. It will track them through
4047                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4048                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4049                  * I/O to return status without blocking.
4050                  */
4051                 zl = NULL;
4052                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4053                     pio = pio_next) {
4054                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4055                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4056
4057                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4058                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4059                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4060                                 /*
4061                                  * This is a rare code path, so we don't
4062                                  * bother with "next_to_execute".
4063                                  */
4064                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4065                                     NULL);
4066                         }
4067                 }
4068
4069                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4070                         /*
4071                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4072                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4073                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4074                          */
4075                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4076                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4077                         /*
4078                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4079                          * "next_to_execute".
4080                          */
4081                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4082                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4083                         /*
4084                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4085                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4086                          */
4087                         zio_suspend(spa, zio);
4088                 } else {
4089                         /*
4090                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4091                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4092                          */
4093 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4094                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4095 #else
4096                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4097 #endif
4098                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4099                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4100                             0, &zio->io_tqent);
4101                 }
4102                 return (NULL);
4103         }
4104
4105         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4106         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4107         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4108
4109         /*
4110          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4111          */
4112         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4113                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4114                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4115                 zcr->zcr_next = NULL;
4116                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4117                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4118         }
4119
4120         /*
4121          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4122          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4123          * such, cannot acquire any new parents.
4124          */
4125         if (zio->io_done)
4126                 zio->io_done(zio);
4127
4128         mutex_enter(&zio->io_lock);
4129         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4130         mutex_exit(&zio->io_lock);
4131
4132         /*
4133          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4134          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4135          */
4136         zio_t *next_to_execute = NULL;
4137         zl = NULL;
4138         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4139                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4140                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4141                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4142                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4143         }
4144
4145         if (zio->io_waiter != NULL) {
4146                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4147                 zio->io_executor = NULL;
4148                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4149                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4150         } else {
4151                 zio_destroy(zio);
4152         }
4153
4154         return (next_to_execute);
4155 }
4156
4157 /*
4158  * ==========================================================================
4159  * I/O pipeline definition
4160  * ==========================================================================
4161  */
4162 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4163         NULL,
4164         zio_read_bp_init,
4165         zio_write_bp_init,
4166         zio_free_bp_init,
4167         zio_issue_async,
4168         zio_write_compress,
4169         zio_checksum_generate,
4170         zio_nop_write,
4171         zio_ddt_read_start,
4172         zio_ddt_read_done,
4173         zio_ddt_write,
4174         zio_ddt_free,
4175         zio_gang_assemble,
4176         zio_gang_issue,
4177         zio_dva_throttle,
4178         zio_dva_allocate,
4179         zio_dva_free,
4180         zio_dva_claim,
4181         zio_ready,
4182         zio_vdev_io_start,
4183         zio_vdev_io_done,
4184         zio_vdev_io_assess,
4185         zio_checksum_verify,
4186         zio_done
4187 };
4188
4189
4190
4191
4192 /*
4193  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4194  * pre-order traversal of the object tree.
4195  *
4196  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4197  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4198  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4199  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4200  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4201  * non-meta-dnode bookmarks.
4202  *
4203  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4204  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4205  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4206  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4207  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4208  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4209  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4210  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4211  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4212  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4213  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4214  */
4215 int
4216 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4217     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4218 {
4219         /*
4220          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4221          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4222          * normal-object equivalents.
4223          */
4224         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4225         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4226         uint64_t zb1level, zb2level;
4227
4228         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4229             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4230             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4231                 return (0);
4232
4233         /*
4234          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4235          */
4236         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4237         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4238
4239         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4240                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4241                 zb1L0 = 0;
4242                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4243         } else {
4244                 zb1obj = zb1->zb_object;
4245                 zb1level = zb1->zb_level;
4246         }
4247
4248         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4249                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4250                 zb2L0 = 0;
4251                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4252         } else {
4253                 zb2obj = zb2->zb_object;
4254                 zb2level = zb2->zb_level;
4255         }
4256
4257         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4258         if (zb1obj != zb2obj)
4259                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4260         else if (zb1L0 != zb2L0)
4261                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4262         else if (zb1level != zb2level)
4263                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4264         /*
4265          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4266          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4267          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4268          */
4269         return (0);
4270 }
4271
4272 /*
4273  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4274  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4275  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4276  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4277  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4278  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4279  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4280  *  visited.
4281  */
4282 boolean_t
4283 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4284     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4285 {
4286         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4287         mod_zb.zb_blkid++;
4288         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4289
4290         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4291         if (dnp == NULL)
4292                 return (B_FALSE);
4293
4294         /*
4295          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4296          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4297          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4298          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4299          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4300          *
4301          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4302          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4303          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4304          * always 1, so the math works out.
4305          *
4306          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4307          * to make sure that this code still works afterwards.
4308          */
4309         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4310             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4311             last_block) <= 0);
4312 }