]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Fix hangs with processes stuck sleeping on btalloc on i386.
[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  * Copyright (c) 2017, Intel Corporation.
27  */
28
29 #include <sys/sysmacros.h>
30 #include <sys/zfs_context.h>
31 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
32 #include <sys/spa.h>
33 #include <sys/txg.h>
34 #include <sys/spa_impl.h>
35 #include <sys/vdev_impl.h>
36 #include <sys/zio_impl.h>
37 #include <sys/zio_compress.h>
38 #include <sys/zio_checksum.h>
39 #include <sys/dmu_objset.h>
40 #include <sys/arc.h>
41 #include <sys/ddt.h>
42 #include <sys/trim_map.h>
43 #include <sys/blkptr.h>
44 #include <sys/zfeature.h>
45 #include <sys/dsl_scan.h>
46 #include <sys/metaslab_impl.h>
47 #include <sys/abd.h>
48 #include <sys/cityhash.h>
49
50 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
51 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW | CTLFLAG_MPSAFE, 0, 
52     "ZFS ZIO");
53 #if defined(__amd64__)
54 static int zio_use_uma = 1;
55 #else
56 static int zio_use_uma = 0;
57 #endif
58 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
59     "Use uma(9) for ZIO allocations");
60 static int zio_exclude_metadata = 0;
61 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
62     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
63
64 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
65         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
67         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of successful TRIM requests" },
69         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
70           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
71         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
72           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
73 };
74
75 static kstat_t *zio_trim_ksp;
76
77 /*
78  * ==========================================================================
79  * I/O type descriptions
80  * ==========================================================================
81  */
82 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
83         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
84         "zio_ioctl"
85 };
86
87 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
88 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RWTUN,
89     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "Enable allocation throttling");
90
91 /*
92  * ==========================================================================
93  * I/O kmem caches
94  * ==========================================================================
95  */
96 kmem_cache_t *zio_cache;
97 kmem_cache_t *zio_link_cache;
98 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
99 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
100
101 #ifdef _KERNEL
102 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
103 #endif
104
105 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
106         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
107 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
108 /*
109  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
110  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
111  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
112  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
113  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
114  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
115  * enough analysis has been done to determine optimal values.
116  *
117  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
118  * regular blocks are not deferred.
119  */
120 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
121 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
122     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
123 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
126 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
127 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
128     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
129
130 /*
131  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
132  * stage set or will have it later in its lifetime.
133  */
134 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
135
136 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
137
138 #ifdef illumos
139 #ifdef ZFS_DEBUG
140 int zio_buf_debug_limit = 16384;
141 #else
142 int zio_buf_debug_limit = 0;
143 #endif
144 #endif
145
146 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
147
148 void
149 zio_init(void)
150 {
151         size_t c;
152         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
153             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
155             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
156         if (!zio_use_uma)
157                 goto out;
158
159         /*
160          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
161          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
162          * for each quarter-power of 2.
163          */
164         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
165                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
166                 size_t p2 = size;
167                 size_t align = 0;
168                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
169
170                 while (!ISP2(p2))
171                         p2 &= p2 - 1;
172
173 #ifdef illumos
174 #ifndef _KERNEL
175                 /*
176                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
177                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
178                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
179                  * page with a watched buffer.
180                  */
181                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
182                         continue;
183 #endif
184 #endif /* illumos */
185                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
186                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
187                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
188                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
189                 }
190
191                 if (align != 0) {
192                         char name[36];
193                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
194                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
195                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
196
197                         /*
198                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
199                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
200                          * stored with the buffers.
201                          */
202                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
203                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
204                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
205                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
206                 }
207         }
208
209         while (--c != 0) {
210                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
211                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
212                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
213
214                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
215                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
216                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
217         }
218 out:
219
220         zio_inject_init();
221
222         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
223             KSTAT_TYPE_NAMED,
224             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
225             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
226
227         if (zio_trim_ksp != NULL) {
228                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
229                 kstat_install(zio_trim_ksp);
230         }
231 }
232
233 void
234 zio_fini(void)
235 {
236         size_t c;
237         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
238         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
239
240         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
241                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
242                         last_cache = zio_buf_cache[c];
243                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
244                 }
245                 zio_buf_cache[c] = NULL;
246
247                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
248                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
249                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
250                 }
251                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
252         }
253
254         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
255         kmem_cache_destroy(zio_cache);
256
257         zio_inject_fini();
258
259         if (zio_trim_ksp != NULL) {
260                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
261                 zio_trim_ksp = NULL;
262         }
263 }
264
265 /*
266  * ==========================================================================
267  * Allocate and free I/O buffers
268  * ==========================================================================
269  */
270
271 /*
272  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
273  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
274  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
275  * excess / transient data in-core during a crashdump.
276  */
277 void *
278 zio_buf_alloc(size_t size)
279 {
280         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
281         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
282
283         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
284
285         if (zio_use_uma)
286                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
287         else
288                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
289 }
290
291 /*
292  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
293  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
294  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
295  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
296  */
297 void *
298 zio_data_buf_alloc(size_t size)
299 {
300         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
301
302         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
303
304         if (zio_use_uma)
305                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
306         else
307                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
308 }
309
310 void
311 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
312 {
313         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
314
315         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
316
317         if (zio_use_uma)
318                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
319         else
320                 kmem_free(buf, size);
321 }
322
323 void
324 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
325 {
326         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
327
328         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
329
330         if (zio_use_uma)
331                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
332         else
333                 kmem_free(buf, size);
334 }
335
336 /*
337  * ==========================================================================
338  * Push and pop I/O transform buffers
339  * ==========================================================================
340  */
341 void
342 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
343     zio_transform_func_t *transform)
344 {
345         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
346
347         /*
348          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
349          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
350          */
351 #ifdef illumos
352         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
353 #else
354         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
355             abd_is_linear(data));
356 #endif
357
358         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
359         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
360         zt->zt_bufsize = bufsize;
361         zt->zt_transform = transform;
362
363         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
364         zio->io_transform_stack = zt;
365
366         zio->io_abd = data;
367         zio->io_size = size;
368 }
369
370 void
371 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
372 {
373         zio_transform_t *zt;
374
375         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
376                 if (zt->zt_transform != NULL)
377                         zt->zt_transform(zio,
378                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
379
380                 if (zt->zt_bufsize != 0)
381                         abd_free(zio->io_abd);
382
383                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
384                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
385                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
386
387                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
388         }
389 }
390
391 /*
392  * ==========================================================================
393  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
394  * ==========================================================================
395  */
396 static void
397 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
398 {
399         ASSERT(zio->io_size > size);
400
401         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
402                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
403 }
404
405 static void
406 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
407 {
408         if (zio->io_error == 0) {
409                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
410                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
411                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
412                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
413
414                 if (ret != 0)
415                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
416         }
417 }
418
419 /*
420  * ==========================================================================
421  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
422  * ==========================================================================
423  */
424 zio_t *
425 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
426 {
427         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
428
429         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
430         if (*zl == NULL)
431                 return (NULL);
432
433         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
434         return ((*zl)->zl_parent);
435 }
436
437 zio_t *
438 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
439 {
440         list_t *cl = &pio->io_child_list;
441
442         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
443
444         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
445         if (*zl == NULL)
446                 return (NULL);
447
448         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
449         return ((*zl)->zl_child);
450 }
451
452 zio_t *
453 zio_unique_parent(zio_t *cio)
454 {
455         zio_link_t *zl = NULL;
456         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
457
458         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
459         return (pio);
460 }
461
462 void
463 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
464 {
465         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
466
467         /*
468          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
469          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
470          * Vdev I/Os can only have vdev children.
471          * The following ASSERT captures all of these constraints.
472          */
473         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
474
475         zl->zl_parent = pio;
476         zl->zl_child = cio;
477
478         mutex_enter(&pio->io_lock);
479         mutex_enter(&cio->io_lock);
480
481         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
482
483         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
484                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
485
486         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
487         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
488
489         pio->io_child_count++;
490         cio->io_parent_count++;
491
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493         mutex_exit(&pio->io_lock);
494 }
495
496 static void
497 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
498 {
499         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
500         ASSERT(zl->zl_child == cio);
501
502         mutex_enter(&pio->io_lock);
503         mutex_enter(&cio->io_lock);
504
505         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
506         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
507
508         pio->io_child_count--;
509         cio->io_parent_count--;
510
511         mutex_exit(&cio->io_lock);
512         mutex_exit(&pio->io_lock);
513         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
514 }
515
516 static boolean_t
517 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
518 {
519         boolean_t waiting = B_FALSE;
520
521         mutex_enter(&zio->io_lock);
522         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
523         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
524                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
525                         continue;
526
527                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
528                 if (*countp != 0) {
529                         zio->io_stage >>= 1;
530                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
531                         zio->io_stall = countp;
532                         waiting = B_TRUE;
533                         break;
534                 }
535         }
536         mutex_exit(&zio->io_lock);
537         return (waiting);
538 }
539
540 static void
541 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait,
542     zio_t **next_to_executep)
543 {
544         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
545         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
546
547         mutex_enter(&pio->io_lock);
548         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
549                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
550         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
551         ASSERT3U(*countp, >, 0);
552
553         (*countp)--;
554
555         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
556                 zio_taskq_type_t type =
557                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
558                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
559                 pio->io_stall = NULL;
560                 mutex_exit(&pio->io_lock);
561
562                 /*
563                  * If we can tell the caller to execute this parent next, do
564                  * so.  Otherwise dispatch the parent zio as its own task.
565                  *
566                  * Having the caller execute the parent when possible reduces
567                  * locking on the zio taskq's, reduces context switch
568                  * overhead, and has no recursion penalty.  Note that one
569                  * read from disk typically causes at least 3 zio's: a
570                  * zio_null(), the logical zio_read(), and then a physical
571                  * zio.  When the physical ZIO completes, we are able to call
572                  * zio_done() on all 3 of these zio's from one invocation of
573                  * zio_execute() by returning the parent back to
574                  * zio_execute().  Since the parent isn't executed until this
575                  * thread returns back to zio_execute(), the caller should do
576                  * so promptly.
577                  *
578                  * In other cases, dispatching the parent prevents
579                  * overflowing the stack when we have deeply nested
580                  * parent-child relationships, as we do with the "mega zio"
581                  * of writes for spa_sync(), and the chain of ZIL blocks.
582                  */
583                 if (next_to_executep != NULL && *next_to_executep == NULL) {
584                         *next_to_executep = pio;
585                 } else {
586                         zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
587                 }
588         } else {
589                 mutex_exit(&pio->io_lock);
590         }
591 }
592
593 static void
594 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
595 {
596         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
597                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
598 }
599
600 int
601 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
602 {
603         const zio_t *z1 = x1;
604         const zio_t *z2 = x2;
605
606         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
607                 return (-1);
608         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
609                 return (1);
610
611         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
612                 return (-1);
613         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
614                 return (1);
615
616         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
617                 return (-1);
618         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
619                 return (1);
620
621         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
622                 return (-1);
623         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
624                 return (1);
625
626         if (z1 < z2)
627                 return (-1);
628         if (z1 > z2)
629                 return (1);
630
631         return (0);
632 }
633
634 /*
635  * ==========================================================================
636  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
637  * ==========================================================================
638  */
639 static zio_t *
640 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
641     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
642     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
643     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
644     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
645 {
646         zio_t *zio;
647
648         IMPLY(type != ZIO_TYPE_FREE, psize <= SPA_MAXBLOCKSIZE);
649         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
650         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
651
652         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
653         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
654         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
655
656         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
657
658         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
659         bzero(zio, sizeof (zio_t));
660
661         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
662         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
663 #if defined(__FreeBSD__) && defined(_KERNEL)
664         callout_init(&zio->io_timer, 1);
665 #endif
666
667         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
668             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
669         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
670             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
671         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
672
673         if (vd != NULL)
674                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
675         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
676                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
677         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
678                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
679         else
680                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
681
682         if (bp != NULL) {
683                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
684                 zio->io_bp_copy = *bp;
685                 zio->io_bp_orig = *bp;
686                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
687                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
688                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
689                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
690                         zio->io_logical = zio;
691                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
692                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
693         }
694
695         zio->io_spa = spa;
696         zio->io_txg = txg;
697         zio->io_done = done;
698         zio->io_private = private;
699         zio->io_type = type;
700         zio->io_priority = priority;
701         zio->io_vd = vd;
702         zio->io_offset = offset;
703         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
704         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
705         zio->io_lsize = lsize;
706         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
707         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
708         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
709         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
710
711         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
712         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
713
714         if (zb != NULL)
715                 zio->io_bookmark = *zb;
716
717         if (pio != NULL) {
718                 if (zio->io_metaslab_class == NULL)
719                         zio->io_metaslab_class = pio->io_metaslab_class;
720                 if (zio->io_logical == NULL)
721                         zio->io_logical = pio->io_logical;
722                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
723                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
724                 zio_add_child(pio, zio);
725         }
726
727         return (zio);
728 }
729
730 static void
731 zio_destroy(zio_t *zio)
732 {
733 #ifdef __FreeBSD__
734         KASSERT(!(callout_active(&zio->io_timer) ||
735             callout_pending(&zio->io_timer)), ("zio_destroy: timer active"));
736 #endif
737         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
738         list_destroy(&zio->io_parent_list);
739         list_destroy(&zio->io_child_list);
740         mutex_destroy(&zio->io_lock);
741         cv_destroy(&zio->io_cv);
742         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
743 }
744
745 zio_t *
746 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
747     void *private, enum zio_flag flags)
748 {
749         zio_t *zio;
750
751         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
752             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
753             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
754
755         return (zio);
756 }
757
758 zio_t *
759 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
760 {
761         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
762 }
763
764 void
765 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
766 {
767         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
768                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
769                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
770         }
771         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
772             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
773                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
774                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
775         }
776         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
777             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
778                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
779                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
780         }
781         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
782                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
783                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
784         }
785         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
786                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
787                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
788         }
789
790         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
791                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
792                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
793                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
794                 }
795         }
796
797         /*
798          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
799          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
800          */
801         if (!spa->spa_trust_config)
802                 return;
803
804         /*
805          * Pool-specific checks.
806          *
807          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
808          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
809          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
810          * that are in the log) to be arbitrarily large.
811          */
812         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
813                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
814                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
815                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
816                             "VDEV %llu",
817                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
818                         continue;
819                 }
820                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
821                 if (vd == NULL) {
822                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
823                             "VDEV %llu",
824                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
825                         continue;
826                 }
827                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
828                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
829                             "VDEV %llu",
830                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
831                         continue;
832                 }
833                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
834                         /*
835                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
836                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
837                          * we can't perform any more checks on them.
838                          */
839                         continue;
840                 }
841                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
842                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
843                 if (BP_IS_GANG(bp))
844                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
845                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
846                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
847                             "OFFSET %llu",
848                             bp, i, (longlong_t)offset);
849                 }
850         }
851 }
852
853 boolean_t
854 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
855 {
856         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
857
858         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
859                 return (B_FALSE);
860
861         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
862         if (vd == NULL)
863                 return (B_FALSE);
864
865         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
866                 return (B_FALSE);
867
868         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
869                 return (B_FALSE);
870         }
871
872         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
873         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
874
875         if (BP_IS_GANG(bp))
876                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
877         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
878                 return (B_FALSE);
879
880         return (B_TRUE);
881 }
882
883 zio_t *
884 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
885     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
886     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
887 {
888         zio_t *zio;
889
890         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
891
892         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
893             data, size, size, done, private,
894             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
895             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
896             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
897
898         return (zio);
899 }
900
901 zio_t *
902 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
903     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
904     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
905     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
906     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
907     const zbookmark_phys_t *zb)
908 {
909         zio_t *zio;
910
911         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
912             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
913             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
914             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
915             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
916             zp->zp_level < 32 &&
917             zp->zp_copies > 0 &&
918             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
919
920         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
921             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
922             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
923             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
924
925         zio->io_ready = ready;
926         zio->io_children_ready = children_ready;
927         zio->io_physdone = physdone;
928         zio->io_prop = *zp;
929
930         /*
931          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
932          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
933          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
934          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
935          */
936         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
937                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
938         }
939
940         return (zio);
941 }
942
943 zio_t *
944 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
945     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
946     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
947 {
948         zio_t *zio;
949
950         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
951             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
952             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
953
954         return (zio);
955 }
956
957 void
958 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
959 {
960         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
961         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
962         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
963         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
964
965         /*
966          * We must reset the io_prop to match the values that existed
967          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
968          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
969          */
970         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
971         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
972         zio->io_prop.zp_copies = copies;
973         zio->io_bp_override = bp;
974 }
975
976 void
977 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
978 {
979
980         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
981
982         /*
983          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
984          * process the free here (by ignoring it) rather than
985          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
986          */
987         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
988                 return;
989         metaslab_check_free(spa, bp);
990
991         /*
992          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
993          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
994          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
995          * in-memory list for later processing.
996          */
997         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
998             txg != spa->spa_syncing_txg ||
999             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
1000                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
1001         } else {
1002                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
1003                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
1004         }
1005 }
1006
1007 zio_t *
1008 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1009     uint64_t size, enum zio_flag flags)
1010 {
1011         zio_t *zio;
1012         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
1013
1014         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1015         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
1016         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
1017
1018         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1019                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1020
1021         metaslab_check_free(spa, bp);
1022         arc_freed(spa, bp);
1023         dsl_scan_freed(spa, bp);
1024
1025         if (zfs_trim_enabled)
1026                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
1027                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
1028         /*
1029          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1030          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1031          * not tied up.
1032          */
1033         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1034                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1035
1036         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
1037
1038         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
1039             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1040             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1041
1042         return (zio);
1043 }
1044
1045 zio_t *
1046 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1047     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1048 {
1049         zio_t *zio;
1050
1051         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1052
1053         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1054                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1055
1056         /*
1057          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1058          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1059          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1060          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1061          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1062          * so that the SPA knows they're in use.
1063          *
1064          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1065          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1066          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1067          */
1068         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1069             spa_min_claim_txg(spa));
1070         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1071         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1072
1073         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1074             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1075             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1076         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1077
1078         return (zio);
1079 }
1080
1081 zio_t *
1082 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1083     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1084     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1085 {
1086         zio_t *zio;
1087         int c;
1088
1089         if (vd->vdev_children == 0) {
1090                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1091                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1092                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1093
1094                 zio->io_cmd = cmd;
1095         } else {
1096                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1097
1098                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1099                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1100                             offset, size, done, private, priority, flags));
1101         }
1102
1103         return (zio);
1104 }
1105
1106 zio_t *
1107 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1108     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1109     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1110 {
1111         zio_t *zio;
1112
1113         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1114         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1115             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1116         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1117
1118         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1119             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1120             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1121
1122         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1123
1124         return (zio);
1125 }
1126
1127 zio_t *
1128 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1129     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1130     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1131 {
1132         zio_t *zio;
1133
1134         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1135         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1136             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1137         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1138
1139         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1140             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1141             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1142
1143         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1144
1145         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1146                 /*
1147                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1148                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1149                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1150                  * being written to multiple places in parallel.
1151                  */
1152                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1153                 abd_copy(wbuf, data, size);
1154
1155                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1156         }
1157
1158         return (zio);
1159 }
1160
1161 /*
1162  * Create a child I/O to do some work for us.
1163  */
1164 zio_t *
1165 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1166     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1167     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1168 {
1169         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1170         zio_t *zio;
1171
1172         /*
1173          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1174          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1175          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1176          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1177          * (OPTIONAL or REPAIR).
1178          */
1179         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1180             done != NULL);
1181
1182         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1183                 /*
1184                  * If we have the bp, then the child should perform the
1185                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1186                  * detection as close to the leaves as possible and
1187                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1188                  */
1189                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1190                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1191         }
1192
1193         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1194         if (type == ZIO_TYPE_FREE &&
1195             !(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1196                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1197
1198         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1199                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1200                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1201         }
1202
1203         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1204
1205         /*
1206          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1207          * even if the original read was.
1208          */
1209         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1210                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1211
1212         /*
1213          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1214          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1215          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1216          * have already processed the original allocating I/O.
1217          */
1218         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1219             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1220                 ASSERT(pio->io_metaslab_class != NULL);
1221                 ASSERT(pio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
1222                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1223                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1224                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1225                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1226                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1227
1228                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1229         }
1230
1231         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1232             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1233             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1234         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1235
1236         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1237         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1238                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1239
1240         return (zio);
1241 }
1242
1243 zio_t *
1244 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1245     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1246     zio_done_func_t *done, void *private)
1247 {
1248         zio_t *zio;
1249
1250         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1251
1252         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1253             data, size, size, done, private, type, priority,
1254             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1255             vd, offset, NULL,
1256             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1257
1258         return (zio);
1259 }
1260
1261 void
1262 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1263 {
1264         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1265             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1266             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1267 }
1268
1269 zio_t *
1270 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1271 {
1272
1273         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1274
1275         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1276             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1277             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1278             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1279 }
1280
1281 void
1282 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1283 {
1284         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1285         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1286         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1287
1288         /*
1289          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1290          * reconstruction when reading back less than the block size.
1291          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1292          */
1293         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1294         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1295                 /* we are not doing a raw write */
1296                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1297                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1298         }
1299 }
1300
1301 /*
1302  * ==========================================================================
1303  * Prepare to read and write logical blocks
1304  * ==========================================================================
1305  */
1306
1307 static zio_t *
1308 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1309 {
1310         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1311
1312         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1313
1314         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1315             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1316             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1317                 uint64_t psize =
1318                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1319                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1320                     psize, psize, zio_decompress);
1321         }
1322
1323         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1324                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1325
1326                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1327                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1328                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1329                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1330         } else {
1331                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1332                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1333         }
1334
1335         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1336                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1337
1338         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1339                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1340
1341         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1342                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1343
1344         return (zio);
1345 }
1346
1347 static zio_t *
1348 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1349 {
1350         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1351                 return (zio);
1352
1353         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1354
1355         if (zio->io_bp_override) {
1356                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1357                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1358
1359                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1360                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1361
1362                 *bp = *zio->io_bp_override;
1363                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1364
1365                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1366                         return (zio);
1367
1368                 /*
1369                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1370                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1371                  * has already occurred.
1372                  */
1373                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1374                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1375                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1376                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1377                         return (zio);
1378                 }
1379
1380                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1381
1382                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1383                         return (zio);
1384
1385                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1386                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1387
1388                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1389                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1390                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1391                         return (zio);
1392                 }
1393
1394                 /*
1395                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1396                  * it as a regular write I/O.
1397                  */
1398                 zio->io_bp_override = NULL;
1399                 *bp = zio->io_bp_orig;
1400                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1401         }
1402
1403         return (zio);
1404 }
1405
1406 static zio_t *
1407 zio_write_compress(zio_t *zio)
1408 {
1409         spa_t *spa = zio->io_spa;
1410         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1411         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1412         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1413         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1414         uint64_t psize = zio->io_size;
1415         int pass = 1;
1416
1417         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1418
1419         /*
1420          * If our children haven't all reached the ready stage,
1421          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1422          */
1423         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1424             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1425                 return (NULL);
1426         }
1427
1428         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1429                 return (zio);
1430
1431         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1432                 /*
1433                  * Now that all our children are ready, run the callback
1434                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1435                  * data to be written.
1436                  */
1437                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1438                 zio->io_children_ready(zio);
1439         }
1440
1441         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1442         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1443
1444         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1445                 /*
1446                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1447                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1448                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1449                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1450                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1451                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1452                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1453                  */
1454                 pass = spa_sync_pass(spa);
1455
1456                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1457                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1458                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1459
1460                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1461                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1462
1463                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1464                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1465                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1466         }
1467
1468         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1469         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1470                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1471                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1472                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1473                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1474                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1475                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1476                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1477                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1478                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1479                             cbuf, compress, lsize, psize);
1480                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1481                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1482                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1483                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1484                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1485                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1486                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1487                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1488                         return (zio);
1489                 } else {
1490                         /*
1491                          * Round up compressed size up to the ashift
1492                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1493                          * This ensures that the compressed size of the BP
1494                          * (and thus compressratio property) are correct,
1495                          * in that we charge for the padding used to fill out
1496                          * the last sector.
1497                          */
1498                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1499                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1500                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1501                         if (rounded >= lsize) {
1502                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1503                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1504                                 psize = lsize;
1505                         } else {
1506                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1507                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1508                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1509                                 psize = rounded;
1510                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1511                                     psize, lsize, NULL);
1512                         }
1513                 }
1514
1515                 /*
1516                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1517                  * it as a regular write I/O.
1518                  */
1519                 zio->io_bp_override = NULL;
1520                 *bp = zio->io_bp_orig;
1521                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1522         } else {
1523                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1524         }
1525
1526         /*
1527          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1528          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1529          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1530          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1531          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1532          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1533          */
1534         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1535             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1536             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1537                 VERIFY3U(psize, !=, 0);
1538                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1539
1540                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1541                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1542         } else {
1543                 BP_ZERO(bp);
1544                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1545         }
1546
1547         if (psize == 0) {
1548                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1549                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1550                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1551                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1552                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1553                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1554                 }
1555                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1556         } else {
1557                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1558                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1559                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1560                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1561                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1562                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1563                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1564                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1565                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1566                 if (zp->zp_dedup) {
1567                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1568                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1569                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1570                 }
1571                 if (zp->zp_nopwrite) {
1572                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1573                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1574                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1575                 }
1576         }
1577         return (zio);
1578 }
1579
1580 static zio_t *
1581 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1582 {
1583         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1584
1585         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1586                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1587                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1588         }
1589
1590         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1591
1592         return (zio);
1593 }
1594
1595 /*
1596  * ==========================================================================
1597  * Execute the I/O pipeline
1598  * ==========================================================================
1599  */
1600
1601 static void
1602 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1603 {
1604         spa_t *spa = zio->io_spa;
1605         zio_type_t t = zio->io_type;
1606         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1607
1608         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1609
1610         /*
1611          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1612          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1613          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1614          */
1615         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1616                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1617
1618         /*
1619          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1620          */
1621         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1622                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1623
1624         /*
1625          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1626          * available.
1627          */
1628         if ((zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW ||
1629             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE) &&
1630             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1631                 q++;
1632
1633         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1634
1635         /*
1636          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1637          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1638          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1639          */
1640 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1641         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1642 #else
1643         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1644 #endif
1645         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1646             flags, &zio->io_tqent);
1647 }
1648
1649 static boolean_t
1650 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1651 {
1652         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1653         spa_t *spa = zio->io_spa;
1654
1655         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1656                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1657                 uint_t i;
1658                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1659                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1660                                 return (B_TRUE);
1661                 }
1662         }
1663
1664         return (B_FALSE);
1665 }
1666
1667 static zio_t *
1668 zio_issue_async(zio_t *zio)
1669 {
1670         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1671
1672         return (NULL);
1673 }
1674
1675 void
1676 zio_interrupt(zio_t *zio)
1677 {
1678         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1679 }
1680
1681 void
1682 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1683 {
1684         /*
1685          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1686          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1687          * functionality has been disabled for userspace builds.
1688          */
1689
1690 #ifdef _KERNEL
1691         /*
1692          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1693          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1694          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1695          */
1696         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1697                 hrtime_t now = gethrtime();
1698
1699                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1700                         /*
1701                          * This IO has already taken longer than the target
1702                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1703                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1704                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1705                          * the target latency being set to a value less than
1706                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1707                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1708                          * IO request).
1709                          */
1710
1711                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1712                             hrtime_t, now);
1713
1714                         zio_interrupt(zio);
1715                 } else {
1716                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1717
1718                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1719                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1720
1721 #ifdef __FreeBSD__
1722                         callout_reset_sbt(&zio->io_timer, nstosbt(diff), 0,
1723                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, C_HARDCLOCK);
1724 #else
1725                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1726                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1727 #endif
1728                 }
1729
1730                 return;
1731         }
1732 #endif
1733
1734         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1735         zio_interrupt(zio);
1736 }
1737
1738 /*
1739  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1740  *
1741  *      (1) the I/O completes
1742  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1743  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1744  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1745  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1746  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1747  *
1748  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1749  * burns a thread in cv_wait().
1750  *
1751  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1752  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1753  */
1754 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1755
1756 void
1757 zio_execute(zio_t *zio)
1758 {
1759         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1760
1761         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1762                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1763                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1764
1765                 zio->io_executor = curthread;
1766
1767                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1768                 ASSERT(ISP2(stage));
1769                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1770
1771                 do {
1772                         stage <<= 1;
1773                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1774
1775                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1776
1777                 /*
1778                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1779                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1780                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1781                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1782                  *
1783                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1784                  * be sent to disk promptly.
1785                  */
1786                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1787                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1788                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1789                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1790                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1791                         return;
1792                 }
1793
1794                 zio->io_stage = stage;
1795                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1796
1797                 /*
1798                  * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
1799                  * (typically the same as this one), or NULL if we should
1800                  * stop.
1801                  */
1802                 zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1803
1804                 if (zio == NULL)
1805                         return;
1806         }
1807 }
1808
1809 /*
1810  * ==========================================================================
1811  * Initiate I/O, either sync or async
1812  * ==========================================================================
1813  */
1814 int
1815 zio_wait(zio_t *zio)
1816 {
1817         int error;
1818
1819         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1820         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1821
1822         zio->io_waiter = curthread;
1823         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1824         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1825
1826         zio_execute(zio);
1827
1828         mutex_enter(&zio->io_lock);
1829         while (zio->io_executor != NULL)
1830                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1831         mutex_exit(&zio->io_lock);
1832
1833         error = zio->io_error;
1834         zio_destroy(zio);
1835
1836         return (error);
1837 }
1838
1839 void
1840 zio_nowait(zio_t *zio)
1841 {
1842         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1843
1844         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1845             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1846                 /*
1847                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1848                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1849                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1850                  */
1851                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1852
1853                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1854         }
1855
1856         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1857         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1858         zio_execute(zio);
1859 }
1860
1861 /*
1862  * ==========================================================================
1863  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1864  * ==========================================================================
1865  */
1866
1867 static void
1868 zio_reexecute(zio_t *pio)
1869 {
1870         zio_t *cio, *cio_next;
1871
1872         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1873         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1874         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1875         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1876
1877         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1878         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1879         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1880         pio->io_reexecute = 0;
1881         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1882         pio->io_pipeline_trace = 0;
1883         pio->io_error = 0;
1884         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1885                 pio->io_state[w] = 0;
1886         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1887                 pio->io_child_error[c] = 0;
1888
1889         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1890                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1891
1892         /*
1893          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1894          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1895          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1896          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1897          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1898          */
1899         zio_link_t *zl = NULL;
1900         mutex_enter(&pio->io_lock);
1901         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1902                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1903                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1904                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1905                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1906                 zio_reexecute(cio);
1907                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1908         }
1909         mutex_exit(&pio->io_lock);
1910
1911         /*
1912          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1913          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1914          * responsibility of the caller to wait on it.
1915          */
1916         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1917                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1918                 zio_execute(pio);
1919         }
1920 }
1921
1922 void
1923 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio, zio_suspend_reason_t reason)
1924 {
1925         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1926                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1927                     "failure and the failure mode property for this pool "
1928                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1929
1930         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1931
1932         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1933
1934         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1935                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1936                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1937                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1938
1939         spa->spa_suspended = reason;
1940
1941         if (zio != NULL) {
1942                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1943                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1944                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1945                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1946                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1947                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1948         }
1949
1950         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1951 }
1952
1953 int
1954 zio_resume(spa_t *spa)
1955 {
1956         zio_t *pio;
1957
1958         /*
1959          * Reexecute all previously suspended i/o.
1960          */
1961         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1962         spa->spa_suspended = ZIO_SUSPEND_NONE;
1963         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1964         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1965         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1966         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1967
1968         if (pio == NULL)
1969                 return (0);
1970
1971         zio_reexecute(pio);
1972         return (zio_wait(pio));
1973 }
1974
1975 void
1976 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1977 {
1978         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1979         while (spa_suspended(spa))
1980                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1981         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1982 }
1983
1984 /*
1985  * ==========================================================================
1986  * Gang blocks.
1987  *
1988  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1989  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1990  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1991  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1992  * block from smaller fragments.
1993  *
1994  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1995  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1996  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1997  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1998  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1999  *
2000  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
2001  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
2002  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
2003  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
2004  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
2005  *
2006  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
2007  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
2008  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
2009  * The root of the gang tree is called the gang leader.
2010  *
2011  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
2012  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
2013  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
2014  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
2015  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
2016  * bps for every constituent of the gang block.
2017  *
2018  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2019  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2020  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2021  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2022  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2023  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2024  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2025  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2026  * gang header's blk_cksum as described above.
2027  *
2028  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2029  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2030  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2031  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2032  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2033  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2034  *
2035  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2036  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2037  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2038  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2039  *
2040  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2041  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2042  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2043  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2044  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2045  *
2046  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2047  * ==========================================================================
2048  */
2049
2050 static void
2051 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2052 {
2053         abd_put(zio->io_abd);
2054 }
2055
2056 static zio_t *
2057 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2058     uint64_t offset)
2059 {
2060         if (gn != NULL)
2061                 return (pio);
2062
2063         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2064             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2065             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2066             &pio->io_bookmark));
2067 }
2068
2069 static zio_t *
2070 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2071     uint64_t offset)
2072 {
2073         zio_t *zio;
2074
2075         if (gn != NULL) {
2076                 abd_t *gbh_abd =
2077                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2078                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2079                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2080                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2081                     &pio->io_bookmark);
2082                 /*
2083                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2084                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2085                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2086                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2087                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2088                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2089                  * this is just good hygiene.)
2090                  */
2091                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2092                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2093
2094                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2095                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2096
2097                         abd_put(buf);
2098                 }
2099                 /*
2100                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2101                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2102                  */
2103                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2104                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2105         } else {
2106                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2107                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2108                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2109                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2110         }
2111
2112         return (zio);
2113 }
2114
2115 /* ARGSUSED */
2116 static zio_t *
2117 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2118     uint64_t offset)
2119 {
2120         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2121             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2122             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2123 }
2124
2125 /* ARGSUSED */
2126 static zio_t *
2127 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2128     uint64_t offset)
2129 {
2130         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2131             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2132 }
2133
2134 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2135         NULL,
2136         zio_read_gang,
2137         zio_rewrite_gang,
2138         zio_free_gang,
2139         zio_claim_gang,
2140         NULL
2141 };
2142
2143 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2144
2145 static zio_gang_node_t *
2146 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2147 {
2148         zio_gang_node_t *gn;
2149
2150         ASSERT(*gnpp == NULL);
2151
2152         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2153         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2154         *gnpp = gn;
2155
2156         return (gn);
2157 }
2158
2159 static void
2160 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2161 {
2162         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2163
2164         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2165                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2166
2167         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2168         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2169         *gnpp = NULL;
2170 }
2171
2172 static void
2173 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2174 {
2175         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2176
2177         if (gn == NULL)
2178                 return;
2179
2180         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2181                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2182
2183         zio_gang_node_free(gnpp);
2184 }
2185
2186 static void
2187 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2188 {
2189         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2190         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2191
2192         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2193         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2194
2195         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2196             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2197             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2198 }
2199
2200 static void
2201 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2202 {
2203         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2204         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2205         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2206
2207         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2208         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2209
2210         if (zio->io_error)
2211                 return;
2212
2213         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2214         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2215                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2216
2217         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2218         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2219         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2220
2221         abd_put(zio->io_abd);
2222
2223         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2224                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2225                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2226                         continue;
2227                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2228         }
2229 }
2230
2231 static void
2232 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2233     uint64_t offset)
2234 {
2235         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2236         zio_t *zio;
2237
2238         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2239         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2240         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2241
2242         /*
2243          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2244          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2245          */
2246         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2247
2248         if (gn != NULL) {
2249                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2250
2251                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2252                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2253                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2254                                 continue;
2255                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2256                             offset);
2257                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2258                 }
2259         }
2260
2261         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2262                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2263
2264         if (zio != pio)
2265                 zio_nowait(zio);
2266 }
2267
2268 static zio_t *
2269 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2270 {
2271         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2272
2273         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2274         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2275
2276         zio->io_gang_leader = zio;
2277
2278         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2279
2280         return (zio);
2281 }
2282
2283 static zio_t *
2284 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2285 {
2286         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2287
2288         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2289                 return (NULL);
2290         }
2291
2292         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2293         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2294
2295         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2296                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2297                     0);
2298         else
2299                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2300
2301         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2302
2303         return (zio);
2304 }
2305
2306 static void
2307 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2308 {
2309         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2310         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2311         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2312         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2313         uint64_t asize;
2314
2315         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2316                 return;
2317
2318         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2319
2320         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2321         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2322         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2323         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2324         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2325
2326         mutex_enter(&pio->io_lock);
2327         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2328                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2329                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2330                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2331                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2332         }
2333         mutex_exit(&pio->io_lock);
2334 }
2335
2336 static void
2337 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2338 {
2339         /*
2340          * The io_abd field will be NULL for a zio with no data.  The io_flags
2341          * will initially have the ZIO_FLAG_NODATA bit flag set, but we can't
2342          * check for it here as it is cleared in zio_ready.
2343          */
2344         if (zio->io_abd != NULL)
2345                 abd_put(zio->io_abd);
2346 }
2347
2348 static zio_t *
2349 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2350 {
2351         spa_t *spa = pio->io_spa;
2352         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2353         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2354         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2355         zio_t *zio;
2356         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2357         zio_gbh_phys_t *gbh;
2358         abd_t *gbh_abd;
2359         uint64_t txg = pio->io_txg;
2360         uint64_t resid = pio->io_size;
2361         uint64_t lsize;
2362         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2363         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2364         zio_prop_t zp;
2365         int error;
2366         boolean_t has_data = !(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA);
2367
2368         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2369         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2370                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2371                 ASSERT(has_data);
2372
2373                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2374                 VERIFY(zfs_refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2375                     pio));
2376
2377                 /*
2378                  * The logical zio has already placed a reservation for
2379                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2380                  * additional copies. These additional copies
2381                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2382                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2383                  * additional reservations for gang blocks.
2384                  */
2385                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2386                     pio->io_allocator, pio, flags));
2387         }
2388
2389         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2390             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2391             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2392         if (error) {
2393                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2394                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2395                         ASSERT(has_data);
2396
2397                         /*
2398                          * If we failed to allocate the gang block header then
2399                          * we remove any additional allocation reservations that
2400                          * we placed here. The original reservation will
2401                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2402                          * stage.
2403                          */
2404                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2405                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2406                 }
2407                 pio->io_error = error;
2408                 return (pio);
2409         }
2410
2411         if (pio == gio) {
2412                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2413         } else {
2414                 gnpp = pio->io_private;
2415                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2416         }
2417
2418         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2419         gbh = gn->gn_gbh;
2420         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2421         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2422
2423         /*
2424          * Create the gang header.
2425          */
2426         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2427             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2428             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2429
2430         /*
2431          * Create and nowait the gang children.
2432          */
2433         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2434                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2435                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2436                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2437
2438                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2439                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2440                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2441                 zp.zp_level = 0;
2442                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2443                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2444                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2445                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2446
2447                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2448                     has_data ? abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size -
2449                     resid) : NULL, lsize, lsize, &zp,
2450                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2451                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2452                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2453
2454                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2455                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2456                         ASSERT(has_data);
2457
2458                         /*
2459                          * Gang children won't throttle but we should
2460                          * account for their work, so reserve an allocation
2461                          * slot for them here.
2462                          */
2463                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2464                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2465                 }
2466                 zio_nowait(cio);
2467         }
2468
2469         /*
2470          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2471          */
2472         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2473
2474         zio_nowait(zio);
2475
2476         return (pio);
2477 }
2478
2479 /*
2480  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2481  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2482  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2483  * mutually exclusive with dedup.
2484  *
2485  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2486  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2487  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2488  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2489  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2490  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2491  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2492  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2493  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2494  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2495  * themselves remain secret.
2496  */
2497 static zio_t *
2498 zio_nop_write(zio_t *zio)
2499 {
2500         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2501         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2502         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2503
2504         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2505         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2506         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2507         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2508         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2509         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2510
2511         /*
2512          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2513          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2514          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2515          * allocate a new bp.
2516          */
2517         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2518             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2519             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2520             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2521             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2522             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2523             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2524                 return (zio);
2525
2526         /*
2527          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2528          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2529          */
2530         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2531                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2532                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2533                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2534                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2535                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2536                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2537                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2538
2539                 *bp = *bp_orig;
2540                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2541                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2542         }
2543
2544         return (zio);
2545 }
2546
2547 /*
2548  * ==========================================================================
2549  * Dedup
2550  * ==========================================================================
2551  */
2552 static void
2553 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2554 {
2555         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2556         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2557         ddt_phys_t *ddp;
2558         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2559
2560         mutex_enter(&pio->io_lock);
2561         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2562         if (zio->io_error == 0)
2563                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2564
2565         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2566                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2567         else
2568                 abd_free(zio->io_abd);
2569         mutex_exit(&pio->io_lock);
2570 }
2571
2572 static zio_t *
2573 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2574 {
2575         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2576
2577         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2578         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2579         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2580
2581         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2582                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2583                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2584                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2585                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2586                 blkptr_t blk;
2587
2588                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2589                 zio->io_vsd = dde;
2590
2591                 if (ddp_self == NULL)
2592                         return (zio);
2593
2594                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2595                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2596                                 continue;
2597                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2598                             &blk);
2599                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2600                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2601                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2602                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2603                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2604                 }
2605                 return (zio);
2606         }
2607
2608         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2609             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2610             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2611
2612         return (zio);
2613 }
2614
2615 static zio_t *
2616 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2617 {
2618         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2619
2620         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2621                 return (NULL);
2622         }
2623
2624         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2625         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2626         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2627
2628         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2629                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2630                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2631                 if (ddt == NULL) {
2632                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2633                         return (zio);
2634                 }
2635                 if (dde == NULL) {
2636                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2637                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2638                         return (NULL);
2639                 }
2640                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2641                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2642                             zio->io_size);
2643                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2644                 }
2645                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2646                 zio->io_vsd = NULL;
2647         }
2648
2649         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2650
2651         return (zio);
2652 }
2653
2654 static boolean_t
2655 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2656 {
2657         spa_t *spa = zio->io_spa;
2658         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2659
2660         /* We should never get a raw, override zio */
2661         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2662
2663         /*
2664          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2665          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2666          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2667          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2668          */
2669         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2670                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2671
2672                 if (lio != NULL) {
2673                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2674                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2675                             zio->io_orig_size) != 0);
2676                 }
2677         }
2678
2679         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2680                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2681
2682                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2683                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2684                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2685                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2686                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2687                         int error;
2688
2689                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2690
2691                         ddt_exit(ddt);
2692
2693                         /*
2694                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2695                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2696                          * don't want to look at any transformations that have
2697                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2698                          * data will actually be the same in io_abd and
2699                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2700                          * a raw ARC read.
2701                          */
2702                         if (do_raw) {
2703                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2704                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2705                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2706                                     zio->io_size));
2707                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2708                         }
2709
2710                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2711                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2712                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2713
2714                         if (error == 0) {
2715                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2716                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2717                                     zio->io_orig_size) != 0)
2718                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2719                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2720                         }
2721
2722                         ddt_enter(ddt);
2723                         return (error != 0);
2724                 }
2725         }
2726
2727         return (B_FALSE);
2728 }
2729
2730 static void
2731 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2732 {
2733         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2734         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2735         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2736         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2737         zio_t *pio;
2738
2739         if (zio->io_error)
2740                 return;
2741
2742         ddt_enter(ddt);
2743
2744         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2745
2746         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2747
2748         zio_link_t *zl = NULL;
2749         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2750                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2751
2752         ddt_exit(ddt);
2753 }
2754
2755 static void
2756 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2757 {
2758         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2759         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2760         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2761         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2762
2763         ddt_enter(ddt);
2764
2765         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2766         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2767         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2768
2769         if (zio->io_error == 0) {
2770                 zio_link_t *zl = NULL;
2771                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2772                         ddt_phys_addref(ddp);
2773         } else {
2774                 ddt_phys_clear(ddp);
2775         }
2776
2777         ddt_exit(ddt);
2778 }
2779
2780 static void
2781 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2782 {
2783         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2784         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2785         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2786         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2787         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2788         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2789         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2790
2791         ddt_enter(ddt);
2792
2793         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2794         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2795         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2796
2797         if (zio->io_error == 0) {
2798                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2799                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2800                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2801                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2802                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2803                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2804         }
2805
2806         ddt_exit(ddt);
2807 }
2808
2809 static zio_t *
2810 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2811 {
2812         spa_t *spa = zio->io_spa;
2813         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2814         uint64_t txg = zio->io_txg;
2815         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2816         int p = zp->zp_copies;
2817         int ditto_copies;
2818         zio_t *cio = NULL;
2819         zio_t *dio = NULL;
2820         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2821         ddt_entry_t *dde;
2822         ddt_phys_t *ddp;
2823
2824         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2825         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2826         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2827         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2828
2829         ddt_enter(ddt);
2830         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2831         ddp = &dde->dde_phys[p];
2832
2833         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2834                 /*
2835                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2836                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2837                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2838                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2839                  */
2840                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2841                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2842                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2843                         zio_pop_transforms(zio);
2844                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2845                         BP_ZERO(bp);
2846                 } else {
2847                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2848                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2849                 }
2850                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2851                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2852                 ddt_exit(ddt);
2853                 return (zio);
2854         }
2855
2856         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2857         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2858
2859         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2860             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2861                 zio_prop_t czp = *zp;
2862
2863                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2864
2865                 /*
2866                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2867                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2868                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2869                  * This is safe, because using the override bp is just an
2870                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2871                  */
2872                 if (zio->io_bp_override) {
2873                         zio_pop_transforms(zio);
2874                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2875                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2876                         zio->io_bp_override = NULL;
2877                         BP_ZERO(bp);
2878                         ddt_exit(ddt);
2879                         return (zio);
2880                 }
2881
2882                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2883                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2884                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2885                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2886
2887                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2888                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2889         }
2890
2891         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2892                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2893                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2894                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2895                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2896                 else
2897                         ddt_phys_addref(ddp);
2898         } else if (zio->io_bp_override) {
2899                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2900                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2901                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2902                 ddt_phys_addref(ddp);
2903         } else {
2904                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2905                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2906                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2907                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2908                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2909
2910                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2911                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2912         }
2913
2914         ddt_exit(ddt);
2915
2916         if (cio)
2917                 zio_nowait(cio);
2918         if (dio)
2919                 zio_nowait(dio);
2920
2921         return (zio);
2922 }
2923
2924 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2925
2926 static zio_t *
2927 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2928 {
2929         spa_t *spa = zio->io_spa;
2930         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2931         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2932         ddt_entry_t *dde;
2933         ddt_phys_t *ddp;
2934
2935         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2936         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2937
2938         ddt_enter(ddt);
2939         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2940         if (dde) {
2941                 ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2942                 if (ddp)
2943                         ddt_phys_decref(ddp);
2944         }
2945         ddt_exit(ddt);
2946
2947         return (zio);
2948 }
2949
2950 /*
2951  * ==========================================================================
2952  * Allocate and free blocks
2953  * ==========================================================================
2954  */
2955
2956 static zio_t *
2957 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
2958 {
2959         zio_t *zio;
2960
2961         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
2962
2963         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
2964         if (zio == NULL)
2965                 return (NULL);
2966
2967         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2968
2969         /*
2970          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2971          * reserve then we throttle.
2972          */
2973         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
2974         if (!metaslab_class_throttle_reserve(zio->io_metaslab_class,
2975             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
2976                 return (NULL);
2977         }
2978
2979         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
2980         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2981
2982         return (zio);
2983 }
2984
2985 static zio_t *
2986 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2987 {
2988         spa_t *spa = zio->io_spa;
2989         zio_t *nio;
2990         metaslab_class_t *mc;
2991
2992         /* locate an appropriate allocation class */
2993         mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size, zio->io_prop.zp_type,
2994             zio->io_prop.zp_level, zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
2995
2996         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2997             !mc->mc_alloc_throttle_enabled ||
2998             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2999             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3000                 return (zio);
3001         }
3002
3003         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3004
3005         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
3006         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3007
3008         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
3009         /*
3010          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
3011          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
3012          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
3013          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
3014          * level, and region to accomplish both of these goals.
3015          */
3016         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
3017             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
3018         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3019         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3020         zio->io_metaslab_class = mc;
3021         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
3022         nio = zio_io_to_allocate(spa, zio->io_allocator);
3023         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3024
3025         return (nio);
3026 }
3027
3028 static void
3029 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
3030 {
3031         zio_t *zio;
3032
3033         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3034         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3035         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3036         if (zio == NULL)
3037                 return;
3038
3039         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3040         ASSERT0(zio->io_error);
3041         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3042 }
3043
3044 static zio_t *
3045 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3046 {
3047         spa_t *spa = zio->io_spa;
3048         metaslab_class_t *mc;
3049         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3050         int error;
3051         int flags = 0;
3052
3053         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3054                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3055                 zio->io_gang_leader = zio;
3056         }
3057
3058         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3059         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3060         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3061         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3062         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3063
3064         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA)
3065                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3066         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
3067                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3068         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE)
3069                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3070
3071         /*
3072          * if not already chosen, locate an appropriate allocation class
3073          */
3074         mc = zio->io_metaslab_class;
3075         if (mc == NULL) {
3076                 mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size,
3077                     zio->io_prop.zp_type, zio->io_prop.zp_level,
3078                     zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
3079                 zio->io_metaslab_class = mc;
3080         }
3081
3082         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3083             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3084             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3085
3086         /*
3087          * Fallback to normal class when an alloc class is full
3088          */
3089         if (error == ENOSPC && mc != spa_normal_class(spa)) {
3090                 /*
3091                  * If throttling, transfer reservation over to normal class.
3092                  * The io_allocator slot can remain the same even though we
3093                  * are switching classes.
3094                  */
3095                 if (mc->mc_alloc_throttle_enabled &&
3096                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING)) {
3097                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
3098                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3099                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
3100
3101                         mc = spa_normal_class(spa);
3102                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
3103                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio,
3104                             flags | METASLAB_MUST_RESERVE));
3105                 } else {
3106                         mc = spa_normal_class(spa);
3107                 }
3108                 zio->io_metaslab_class = mc;
3109
3110                 error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3111                     zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3112                     &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3113         }
3114
3115         if (error != 0) {
3116                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3117                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3118                     error);
3119                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3120                         return (zio_write_gang_block(zio));
3121                 zio->io_error = error;
3122         }
3123
3124         return (zio);
3125 }
3126
3127 static zio_t *
3128 zio_dva_free(zio_t *zio)
3129 {
3130         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3131
3132         return (zio);
3133 }
3134
3135 static zio_t *
3136 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3137 {
3138         int error;
3139
3140         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3141         if (error)
3142                 zio->io_error = error;
3143
3144         return (zio);
3145 }
3146
3147 /*
3148  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3149  * and we want to give back the block we just allocated.
3150  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3151  */
3152 static void
3153 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3154 {
3155         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3156         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3157
3158         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3159                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3160
3161         if (gn != NULL) {
3162                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3163                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3164                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3165                 }
3166         }
3167 }
3168
3169 /*
3170  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3171  */
3172 int
3173 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t objset, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3174     blkptr_t *old_bp, uint64_t size, boolean_t *slog)
3175 {
3176         int error = 1;
3177         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3178
3179         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3180
3181         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3182
3183         /*
3184          * Block pointer fields are useful to metaslabs for stats and debugging.
3185          * Fill in the obvious ones before calling into metaslab_alloc().
3186          */
3187         BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3188         BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3189         BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3190
3191         /*
3192          * When allocating a zil block, we don't have information about
3193          * the final destination of the block except the objset it's part
3194          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3195          * some parallelism.
3196          */
3197         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3198             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL,
3199             cityhash4(0, 0, 0, objset) % spa->spa_alloc_count);
3200         if (error == 0) {
3201                 *slog = TRUE;
3202         } else {
3203                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3204                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3205                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0, objset) %
3206                     spa->spa_alloc_count);
3207                 if (error == 0)
3208                         *slog = FALSE;
3209         }
3210         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3211
3212         if (error == 0) {
3213                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3214                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3215                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3216                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3217                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3218                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3219                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3220                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3221                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3222                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3223         } else {
3224                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3225                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3226         }
3227
3228         return (error);
3229 }
3230
3231 /*
3232  * ==========================================================================
3233  * Read, write and delete to physical devices
3234  * ==========================================================================
3235  */
3236
3237
3238 /*
3239  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3240  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3241  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3242  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3243  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3244  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3245  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3246  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3247  */
3248 static zio_t *
3249 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3250 {
3251         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3252         uint64_t align;
3253         spa_t *spa = zio->io_spa;
3254         int ret;
3255
3256         ASSERT(zio->io_error == 0);
3257         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3258
3259         if (vd == NULL) {
3260                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3261                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3262
3263                 /*
3264                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3265                  */
3266                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3267                 return (NULL);
3268         }
3269
3270         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3271             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3272                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3273                 return (zio);
3274         }
3275
3276         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3277         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3278                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3279
3280                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3281                         /*
3282                          * Note: the code can handle other kinds of writes,
3283                          * but we don't expect them.
3284                          */
3285                         ASSERT(zio->io_flags &
3286                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3287                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3288                 }
3289         }
3290
3291         /*
3292          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3293          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3294          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3295          * characteristics:
3296          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3297          *      - any reads of user data
3298          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3299          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3300          */
3301         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3302             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3303             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3304             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3305                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3306                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3307                 if (old != new)
3308                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3309         }
3310         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3311
3312         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3313             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3314                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3315                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3316                 abd_t *abuf = NULL;
3317                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3318                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3319                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3320                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3321                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3322                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3323                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3324                 }
3325                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3326                     zio_subblock);
3327         }
3328
3329         /*
3330          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3331          * before proceeding.
3332          */
3333         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3334                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3335                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3336         } else {
3337                 /*
3338                  * For the physical io we allow alignment
3339                  * to a logical block size.
3340                  */
3341                 uint64_t log_align =
3342                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3343                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3344                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3345         }
3346
3347         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3348
3349         /*
3350          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3351          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3352          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3353          * This prevents spurious resilvering.
3354          *
3355          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3356          * resilver i/os:
3357          *
3358          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3359          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3360          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3361          * DTLs.
3362          *
3363          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3364          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3365          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3366          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3367          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3368          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3369          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3370          * as we work our way down the vdev tree.
3371          *
3372          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3373          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3374          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3375          *
3376          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3377          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3378          * will be properly bypassed instead.
3379          */
3380         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3381             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3382             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3383             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3384             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3385                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3386                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3387                 return (zio);
3388         }
3389
3390         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3391                 switch (zio->io_type) {
3392                 case ZIO_TYPE_READ:
3393                         if (vdev_cache_read(zio))
3394                                 return (zio);
3395                         /* FALLTHROUGH */
3396                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3397                 case ZIO_TYPE_FREE:
3398                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3399                                 return (NULL);
3400
3401                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3402                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3403                                 zio_interrupt(zio);
3404                                 return (NULL);
3405                         }
3406                         break;
3407                 }
3408                 /*
3409                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3410                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3411                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3412                  */
3413                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3414                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3415                     !trim_map_write_start(zio))
3416                         return (NULL);
3417         }
3418
3419         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3420         return (NULL);
3421 }
3422
3423 static zio_t *
3424 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3425 {
3426         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3427         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3428         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3429
3430         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3431                 return (NULL);
3432         }
3433
3434         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3435             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3436
3437         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3438             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3439             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3440
3441                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3442                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3443                         trim_map_write_done(zio);
3444
3445                 vdev_queue_io_done(zio);
3446
3447                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3448                         vdev_cache_write(zio);
3449
3450                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3451                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3452                             zio, EIO);
3453
3454                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3455                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3456
3457                 if (zio->io_error) {
3458                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3459                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3460                                 /* Not all devices support TRIM. */
3461                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3462                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3463                         } else {
3464                                 unexpected_error = B_TRUE;
3465                         }
3466                 }
3467         }
3468
3469         ops->vdev_op_io_done(zio);
3470
3471         if (unexpected_error)
3472                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3473
3474         return (zio);
3475 }
3476
3477 /*
3478  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3479  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3480  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3481  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3482  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3483  */
3484 void
3485 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3486 {
3487         zio_t *cio, *cio_next;
3488         zio_link_t *zl = NULL;
3489
3490         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3491
3492         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3493                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3494         } else {
3495                 pio->io_priority = priority;
3496         }
3497
3498         mutex_enter(&pio->io_lock);
3499         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3500                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3501                 zio_change_priority(cio, priority);
3502         }
3503         mutex_exit(&pio->io_lock);
3504 }
3505
3506 /*
3507  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3508  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3509  */
3510 static void
3511 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3512     const void *good_buf)
3513 {
3514         /* no processing needed */
3515         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3516 }
3517
3518 /*ARGSUSED*/
3519 void
3520 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3521 {
3522         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3523
3524         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3525
3526         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3527         zcr->zcr_cbdata = buf;
3528         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3529         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3530 }
3531
3532 static zio_t *
3533 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3534 {
3535         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3536
3537         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3538                 return (NULL);
3539         }
3540
3541         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3542                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3543
3544         if (zio->io_vsd != NULL) {
3545                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3546                 zio->io_vsd = NULL;
3547         }
3548
3549         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3550                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3551
3552         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3553             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3554                 switch (zio->io_error) {
3555                 case 0:
3556                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3557                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3558                         break;
3559                 case EOPNOTSUPP:
3560                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3561                         break;
3562                 default:
3563                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3564                         break;
3565                 }
3566         }
3567
3568         /*
3569          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3570          *
3571          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3572          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3573          */
3574         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3575             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3576                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3577                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3578                 zio->io_error = 0;
3579                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3580                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3581                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3582                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3583                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3584                 return (NULL);
3585         }
3586
3587         /*
3588          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3589          * if the device is not accessible at all.
3590          */
3591         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3592             !vdev_accessible(vd, zio))
3593                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3594
3595         /*
3596          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3597          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3598          */
3599         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3600             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3601                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3602         }
3603
3604         /*
3605          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3606          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3607          * that we don't bother with it in the future.
3608          */
3609         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3610             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3611             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3612                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3613
3614         if (zio->io_error)
3615                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3616
3617         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3618             zio->io_physdone != NULL) {
3619                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3620                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3621                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3622         }
3623
3624         return (zio);
3625 }
3626
3627 void
3628 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3629 {
3630         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3631         ASSERT(zio->io_error == 0);
3632
3633         zio->io_stage >>= 1;
3634 }
3635
3636 void
3637 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3638 {
3639         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3640
3641         zio->io_stage >>= 1;
3642 }
3643
3644 void
3645 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3646 {
3647         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3648         ASSERT(zio->io_error == 0);
3649
3650         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3651         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3652 }
3653
3654 /*
3655  * ==========================================================================
3656  * Generate and verify checksums
3657  * ==========================================================================
3658  */
3659 static zio_t *
3660 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3661 {
3662         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3663         enum zio_checksum checksum;
3664
3665         if (bp == NULL) {
3666                 /*
3667                  * This is zio_write_phys().
3668                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3669                  */
3670                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3671
3672                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3673                         return (zio);
3674
3675                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3676         } else {
3677                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3678                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3679                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3680                 } else {
3681                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3682                 }
3683         }
3684
3685         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3686
3687         return (zio);
3688 }
3689
3690 static zio_t *
3691 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3692 {
3693         zio_bad_cksum_t info;
3694         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3695         int error;
3696
3697         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3698
3699         if (bp == NULL) {
3700                 /*
3701                  * This is zio_read_phys().
3702                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3703                  */
3704                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3705                         return (zio);
3706
3707                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3708         }
3709
3710         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3711                 zio->io_error = error;
3712                 if (error == ECKSUM &&
3713                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3714                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3715                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3716                             zio->io_size, NULL, &info);
3717                 }
3718         }
3719
3720         return (zio);
3721 }
3722
3723 /*
3724  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3725  */
3726 void
3727 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3728 {
3729         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3730 }
3731
3732 /*
3733  * ==========================================================================
3734  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3735  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3736  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3737  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3738  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3739  * ==========================================================================
3740  */
3741 int
3742 zio_worst_error(int e1, int e2)
3743 {
3744         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3745         int r1, r2;
3746
3747         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3748                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3749                         break;
3750
3751         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3752                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3753                         break;
3754
3755         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3756 }
3757
3758 /*
3759  * ==========================================================================
3760  * I/O completion
3761  * ==========================================================================
3762  */
3763 static zio_t *
3764 zio_ready(zio_t *zio)
3765 {
3766         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3767         zio_t *pio, *pio_next;
3768         zio_link_t *zl = NULL;
3769
3770         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3771             ZIO_WAIT_READY)) {
3772                 return (NULL);
3773         }
3774
3775         if (zio->io_ready) {
3776                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3777                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3778                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3779                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3780
3781                 zio->io_ready(zio);
3782         }
3783
3784         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3785                 zio->io_bp_copy = *bp;
3786
3787         if (zio->io_error != 0) {
3788                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3789
3790                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3791                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3792                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3793                         ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
3794
3795                         /*
3796                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3797                          * issue the next I/O to allocate.
3798                          */
3799                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3800                             zio->io_metaslab_class, zio->io_prop.zp_copies,
3801                             zio->io_allocator, zio);
3802                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3803                 }
3804         }
3805
3806         mutex_enter(&zio->io_lock);
3807         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3808         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3809         mutex_exit(&zio->io_lock);
3810
3811         /*
3812          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3813          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3814          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3815          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3816          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3817          */
3818         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3819                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3820                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
3821         }
3822
3823         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3824                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3825                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3826                 } else {
3827                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3828                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3829                 }
3830         }
3831
3832         if (zio_injection_enabled &&
3833             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3834                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3835
3836         return (zio);
3837 }
3838
3839 /*
3840  * Update the allocation throttle accounting.
3841  */
3842 static void
3843 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3844 {
3845         zio_t *lio = zio->io_logical;
3846         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3847         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3848         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3849
3850         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3851         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3852         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3853         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3854         ASSERT(vd != NULL);
3855         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3856         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3857         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3858         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3859         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3860
3861         /*
3862          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3863          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3864          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3865          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3866          * it here.
3867          */
3868         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3869                 /*
3870                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3871                  * would have been the one that performed the allocation.
3872                  */
3873                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3874                         pio = zio_unique_parent(pio);
3875                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3876         }
3877
3878         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3879         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3880         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3881         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3882         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3883         ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
3884
3885         mutex_enter(&pio->io_lock);
3886         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
3887             pio->io_allocator, B_TRUE);
3888         mutex_exit(&pio->io_lock);
3889
3890         metaslab_class_throttle_unreserve(zio->io_metaslab_class, 1,
3891             pio->io_allocator, pio);
3892
3893         /*
3894          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3895          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3896          * dispatched to another taskq thread.
3897          */
3898         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
3899 }
3900
3901 static zio_t *
3902 zio_done(zio_t *zio)
3903 {
3904         spa_t *spa = zio->io_spa;
3905         zio_t *lio = zio->io_logical;
3906         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3907         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3908         uint64_t psize = zio->io_size;
3909         zio_t *pio, *pio_next;
3910         zio_link_t *zl = NULL;
3911
3912         /*
3913          * If our children haven't all completed,
3914          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3915          */
3916         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3917                 return (NULL);
3918         }
3919
3920         /*
3921          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3922          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3923          * write. We must do this since the allocation is performed
3924          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3925          */
3926         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3927             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3928                 ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
3929                 ASSERT(zio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
3930                 zio_dva_throttle_done(zio);
3931         }
3932
3933         /*
3934          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3935          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3936          */
3937         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3938                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3939                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3940                 ASSERT(bp != NULL);
3941
3942                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio,
3943                     zio->io_allocator);
3944                 VERIFY(zfs_refcount_not_held(
3945                     &zio->io_metaslab_class->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
3946                     zio));
3947         }
3948
3949         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3950                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3951                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3952
3953         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3954                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3955                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3956                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3957                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3958                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3959                     zio->io_bp_override == NULL &&
3960                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3961                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3962                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3963                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3964                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3965                 }
3966                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3967                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3968         }
3969
3970         /*
3971          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3972          */
3973         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3974         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3975         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3976
3977         /*
3978          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3979          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3980          */
3981         if (zio->io_error == 0) {
3982                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3983                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3984                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3985                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3986                         char *abuf = NULL;
3987                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3988
3989                         if (asize != psize) {
3990                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3991                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3992                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3993                         }
3994
3995                         if (adata != NULL)
3996                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3997
3998                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3999                         zcr->zcr_next = NULL;
4000                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
4001                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4002
4003                         if (adata != NULL)
4004                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
4005
4006                         if (asize != psize)
4007                                 abd_free(adata);
4008                 }
4009         }
4010
4011         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
4012
4013         vdev_stat_update(zio, psize);
4014
4015         if (zio->io_error) {
4016                 /*
4017                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
4018                  * generate an error message describing the I/O failure
4019                  * at the block level.  We ignore these errors if the
4020                  * device is currently unavailable.
4021                  */
4022                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
4023                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
4024
4025                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
4026                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
4027                     zio == lio) {
4028                         /*
4029                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
4030                          * error and generate a logical data ereport.
4031                          */
4032                         spa_log_error(spa, zio);
4033                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
4034                             0, 0);
4035                 }
4036         }
4037
4038         if (zio->io_error && zio == lio) {
4039                 /*
4040                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
4041                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
4042                  */
4043                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
4044                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4045
4046                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
4047                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
4048                         if (zio->io_error != ENOSPC)
4049                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
4050                         else
4051                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4052                 }
4053
4054                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
4055                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
4056                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
4057                     zio->io_error == ENXIO &&
4058                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
4059                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
4060                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4061
4062                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
4063                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4064
4065                 /*
4066                  * Here is a possibly good place to attempt to do
4067                  * either combinatorial reconstruction or error correction
4068                  * based on checksums.  It also might be a good place
4069                  * to send out preliminary ereports before we suspend
4070                  * processing.
4071                  */
4072         }
4073
4074         /*
4075          * If there were logical child errors, they apply to us now.
4076          * We defer this until now to avoid conflating logical child
4077          * errors with errors that happened to the zio itself when
4078          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
4079          */
4080         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
4081
4082         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4083             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4084             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4085                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
4086
4087         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4088
4089         /*
4090          * Godfather I/Os should never suspend.
4091          */
4092         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4093             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4094                 zio->io_reexecute = 0;
4095
4096         if (zio->io_reexecute) {
4097                 /*
4098                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4099                  *
4100                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4101                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4102                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4103                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4104                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4105                  *
4106                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4107                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4108                  * parents not executing until children are ready.
4109                  */
4110                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4111
4112                 zio->io_gang_leader = NULL;
4113
4114                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4115                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4116                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4117
4118                 /*
4119                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4120                  * not a true parent to them. It will track them through
4121                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4122                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4123                  * I/O to return status without blocking.
4124                  */
4125                 zl = NULL;
4126                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4127                     pio = pio_next) {
4128                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4129                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4130
4131                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4132                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4133                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4134                                 /*
4135                                  * This is a rare code path, so we don't
4136                                  * bother with "next_to_execute".
4137                                  */
4138                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4139                                     NULL);
4140                         }
4141                 }
4142
4143                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4144                         /*
4145                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4146                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4147                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4148                          */
4149                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4150                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4151                         /*
4152                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4153                          * "next_to_execute".
4154                          */
4155                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4156                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4157                         /*
4158                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4159                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4160                          */
4161                         zio_suspend(zio->io_spa, zio, ZIO_SUSPEND_IOERR);
4162                 } else {
4163                         /*
4164                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4165                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4166                          */
4167 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4168                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4169 #else
4170                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4171 #endif
4172                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4173                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4174                             0, &zio->io_tqent);
4175                 }
4176                 return (NULL);
4177         }
4178
4179         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4180         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4181         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4182
4183         /*
4184          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4185          */
4186         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4187                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4188                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4189                 zcr->zcr_next = NULL;
4190                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4191                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4192         }
4193
4194         /*
4195          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4196          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4197          * such, cannot acquire any new parents.
4198          */
4199         if (zio->io_done)
4200                 zio->io_done(zio);
4201
4202         mutex_enter(&zio->io_lock);
4203         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4204         mutex_exit(&zio->io_lock);
4205
4206         /*
4207          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4208          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4209          */
4210         zio_t *next_to_execute = NULL;
4211         zl = NULL;
4212         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4213                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4214                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4215                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4216                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4217         }
4218
4219         if (zio->io_waiter != NULL) {
4220                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4221                 zio->io_executor = NULL;
4222                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4223                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4224         } else {
4225                 zio_destroy(zio);
4226         }
4227
4228         return (next_to_execute);
4229 }
4230
4231 /*
4232  * ==========================================================================
4233  * I/O pipeline definition
4234  * ==========================================================================
4235  */
4236 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4237         NULL,
4238         zio_read_bp_init,
4239         zio_write_bp_init,
4240         zio_free_bp_init,
4241         zio_issue_async,
4242         zio_write_compress,
4243         zio_checksum_generate,
4244         zio_nop_write,
4245         zio_ddt_read_start,
4246         zio_ddt_read_done,
4247         zio_ddt_write,
4248         zio_ddt_free,
4249         zio_gang_assemble,
4250         zio_gang_issue,
4251         zio_dva_throttle,
4252         zio_dva_allocate,
4253         zio_dva_free,
4254         zio_dva_claim,
4255         zio_ready,
4256         zio_vdev_io_start,
4257         zio_vdev_io_done,
4258         zio_vdev_io_assess,
4259         zio_checksum_verify,
4260         zio_done
4261 };
4262
4263
4264
4265
4266 /*
4267  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4268  * pre-order traversal of the object tree.
4269  *
4270  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4271  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4272  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4273  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4274  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4275  * non-meta-dnode bookmarks.
4276  *
4277  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4278  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4279  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4280  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4281  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4282  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4283  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4284  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4285  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4286  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4287  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4288  */
4289 int
4290 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4291     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4292 {
4293         /*
4294          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4295          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4296          * normal-object equivalents.
4297          */
4298         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4299         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4300         uint64_t zb1level, zb2level;
4301
4302         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4303             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4304             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4305                 return (0);
4306
4307         /*
4308          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4309          */
4310         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4311         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4312
4313         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4314                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4315                 zb1L0 = 0;
4316                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4317         } else {
4318                 zb1obj = zb1->zb_object;
4319                 zb1level = zb1->zb_level;
4320         }
4321
4322         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4323                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4324                 zb2L0 = 0;
4325                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4326         } else {
4327                 zb2obj = zb2->zb_object;
4328                 zb2level = zb2->zb_level;
4329         }
4330
4331         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4332         if (zb1obj != zb2obj)
4333                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4334         else if (zb1L0 != zb2L0)
4335                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4336         else if (zb1level != zb2level)
4337                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4338         /*
4339          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4340          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4341          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4342          */
4343         return (0);
4344 }
4345
4346 /*
4347  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4348  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4349  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4350  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4351  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4352  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4353  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4354  *  visited.
4355  */
4356 boolean_t
4357 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4358     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4359 {
4360         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4361         mod_zb.zb_blkid++;
4362         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4363
4364         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4365         if (dnp == NULL)
4366                 return (B_FALSE);
4367
4368         /*
4369          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4370          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4371          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4372          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4373          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4374          *
4375          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4376          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4377          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4378          * always 1, so the math works out.
4379          *
4380          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4381          * to make sure that this code still works afterwards.
4382          */
4383         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4384             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4385             last_block) <= 0);
4386 }