]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Update tcpdump to 4.9.0.
[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, 2016 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/metaslab_impl.h>
45
46 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
47 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
48 #if defined(__amd64__)
49 static int zio_use_uma = 1;
50 #else
51 static int zio_use_uma = 0;
52 #endif
53 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
54     "Use uma(9) for ZIO allocations");
55 static int zio_exclude_metadata = 0;
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
57     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
58
59 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
60         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
61           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
62         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of successful TRIM requests" },
64         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
66         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
67           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
68 };
69
70 static kstat_t *zio_trim_ksp;
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O type descriptions
75  * ==========================================================================
76  */
77 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
78         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
79         "zio_ioctl"
80 };
81
82 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
83 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
84     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
85
86 /*
87  * ==========================================================================
88  * I/O kmem caches
89  * ==========================================================================
90  */
91 kmem_cache_t *zio_cache;
92 kmem_cache_t *zio_link_cache;
93 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
94 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
95
96 #ifdef _KERNEL
97 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
98 #endif
99
100 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
101 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
102
103 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
104         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
105 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
106 /*
107  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
108  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
109  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
110  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
111  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
112  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
113  * enough analysis has been done to determine optimal values.
114  *
115  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
116  * regular blocks are not deferred.
117  */
118 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
119 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
120     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
121 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
122 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
123     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
124 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
127
128 /*
129  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
130  * stage set or will have it later in its lifetime.
131  */
132 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
133
134 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
135
136 #ifdef illumos
137 #ifdef ZFS_DEBUG
138 int zio_buf_debug_limit = 16384;
139 #else
140 int zio_buf_debug_limit = 0;
141 #endif
142 #endif
143
144 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
145
146 void
147 zio_init(void)
148 {
149         size_t c;
150         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
151             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
152         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
153             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154         if (!zio_use_uma)
155                 goto out;
156
157         /*
158          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
159          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
160          * for each quarter-power of 2.
161          */
162         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
163                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
164                 size_t p2 = size;
165                 size_t align = 0;
166                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
167
168                 while (!ISP2(p2))
169                         p2 &= p2 - 1;
170
171 #ifdef illumos
172 #ifndef _KERNEL
173                 /*
174                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
175                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
176                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
177                  * page with a watched buffer.
178                  */
179                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
180                         continue;
181 #endif
182 #endif /* illumos */
183                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
184                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
185                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
186                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
187                 }
188
189                 if (align != 0) {
190                         char name[36];
191                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
194
195                         /*
196                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
197                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
198                          * stored with the buffers.
199                          */
200                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
201                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
202                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
203                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
204                 }
205         }
206
207         while (--c != 0) {
208                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
211
212                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
213                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
214                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
215         }
216 out:
217
218         zio_inject_init();
219
220         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
221             KSTAT_TYPE_NAMED,
222             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
223             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
224
225         if (zio_trim_ksp != NULL) {
226                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
227                 kstat_install(zio_trim_ksp);
228         }
229 }
230
231 void
232 zio_fini(void)
233 {
234         size_t c;
235         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
236         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
237
238         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
239                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
240                         last_cache = zio_buf_cache[c];
241                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
242                 }
243                 zio_buf_cache[c] = NULL;
244
245                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
246                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
247                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
248                 }
249                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
250         }
251
252         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
253         kmem_cache_destroy(zio_cache);
254
255         zio_inject_fini();
256
257         if (zio_trim_ksp != NULL) {
258                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
259                 zio_trim_ksp = NULL;
260         }
261 }
262
263 /*
264  * ==========================================================================
265  * Allocate and free I/O buffers
266  * ==========================================================================
267  */
268
269 /*
270  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
271  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
272  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
273  * excess / transient data in-core during a crashdump.
274  */
275 void *
276 zio_buf_alloc(size_t size)
277 {
278         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
279         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
280
281         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
282
283         if (zio_use_uma)
284                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
285         else
286                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
287 }
288
289 /*
290  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
291  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
292  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
293  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
294  */
295 void *
296 zio_data_buf_alloc(size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
304         else
305                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
306 }
307
308 void
309 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 void
322 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
323 {
324         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
325
326         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
327
328         if (zio_use_uma)
329                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
330         else
331                 kmem_free(buf, size);
332 }
333
334 /*
335  * ==========================================================================
336  * Push and pop I/O transform buffers
337  * ==========================================================================
338  */
339 void
340 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
341     zio_transform_func_t *transform)
342 {
343         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
344
345         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
346         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
347         zt->zt_bufsize = bufsize;
348         zt->zt_transform = transform;
349
350         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
351         zio->io_transform_stack = zt;
352
353         zio->io_data = data;
354         zio->io_size = size;
355 }
356
357 void
358 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
359 {
360         zio_transform_t *zt;
361
362         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
363                 if (zt->zt_transform != NULL)
364                         zt->zt_transform(zio,
365                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
366
367                 if (zt->zt_bufsize != 0)
368                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
369
370                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
371                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
372                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
373
374                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
375         }
376 }
377
378 /*
379  * ==========================================================================
380  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
381  * ==========================================================================
382  */
383 static void
384 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
385 {
386         ASSERT(zio->io_size > size);
387
388         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
389                 bcopy(zio->io_data, data, size);
390 }
391
392 static void
393 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
394 {
395         if (zio->io_error == 0 &&
396             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
397             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
398                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
399 }
400
401 /*
402  * ==========================================================================
403  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
404  * ==========================================================================
405  */
406 zio_t *
407 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
408 {
409         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
410
411         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
412         if (*zl == NULL)
413                 return (NULL);
414
415         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
416         return ((*zl)->zl_parent);
417 }
418
419 zio_t *
420 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
421 {
422         list_t *cl = &pio->io_child_list;
423
424         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
425         if (*zl == NULL)
426                 return (NULL);
427
428         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
429         return ((*zl)->zl_child);
430 }
431
432 zio_t *
433 zio_unique_parent(zio_t *cio)
434 {
435         zio_link_t *zl = NULL;
436         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
437
438         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
439         return (pio);
440 }
441
442 void
443 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
444 {
445         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
446
447         /*
448          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
449          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
450          * Vdev I/Os can only have vdev children.
451          * The following ASSERT captures all of these constraints.
452          */
453         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
454
455         zl->zl_parent = pio;
456         zl->zl_child = cio;
457
458         mutex_enter(&cio->io_lock);
459         mutex_enter(&pio->io_lock);
460
461         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
462
463         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
464                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
465
466         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
467         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
468
469         pio->io_child_count++;
470         cio->io_parent_count++;
471
472         mutex_exit(&pio->io_lock);
473         mutex_exit(&cio->io_lock);
474 }
475
476 static void
477 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
478 {
479         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
480         ASSERT(zl->zl_child == cio);
481
482         mutex_enter(&cio->io_lock);
483         mutex_enter(&pio->io_lock);
484
485         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
486         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
487
488         pio->io_child_count--;
489         cio->io_parent_count--;
490
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493
494         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
495 }
496
497 static boolean_t
498 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
499 {
500         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
501         boolean_t waiting = B_FALSE;
502
503         mutex_enter(&zio->io_lock);
504         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
505         if (*countp != 0) {
506                 zio->io_stage >>= 1;
507                 ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
508                 zio->io_stall = countp;
509                 waiting = B_TRUE;
510         }
511         mutex_exit(&zio->io_lock);
512
513         return (waiting);
514 }
515
516 static void
517 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
518 {
519         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
520         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
521
522         mutex_enter(&pio->io_lock);
523         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
524                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
525         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
526         ASSERT3U(*countp, >, 0);
527
528         (*countp)--;
529
530         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
531                 zio_taskq_type_t type =
532                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
533                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
534                 pio->io_stall = NULL;
535                 mutex_exit(&pio->io_lock);
536                 /*
537                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
538                  * the child can continue to make progress. This also
539                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
540                  * parent-child relationships.
541                  */
542                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
543         } else {
544                 mutex_exit(&pio->io_lock);
545         }
546 }
547
548 static void
549 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
550 {
551         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
552                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
553 }
554
555 int
556 zio_timestamp_compare(const void *x1, const void *x2)
557 {
558         const zio_t *z1 = x1;
559         const zio_t *z2 = x2;
560
561         if (z1->io_queued_timestamp < z2->io_queued_timestamp)
562                 return (-1);
563         if (z1->io_queued_timestamp > z2->io_queued_timestamp)
564                 return (1);
565
566         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
567                 return (-1);
568         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
569                 return (1);
570
571         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
572                 return (-1);
573         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
574                 return (1);
575
576         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
577                 return (-1);
578         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
579                 return (1);
580
581         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
582                 return (-1);
583         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
584                 return (1);
585
586         if (z1 < z2)
587                 return (-1);
588         if (z1 > z2)
589                 return (1);
590
591         return (0);
592 }
593
594 /*
595  * ==========================================================================
596  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
597  * ==========================================================================
598  */
599 static zio_t *
600 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
601     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
602     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
603     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
604     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
605 {
606         zio_t *zio;
607
608         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
609         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
610         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
611
612         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
613         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
614         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
615
616         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
617         bzero(zio, sizeof (zio_t));
618
619         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
620         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
621
622         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
623             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
624         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
625             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
626
627         if (vd != NULL)
628                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
629         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
630                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
631         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
632                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
633         else
634                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
635
636         if (bp != NULL) {
637                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
638                 zio->io_bp_copy = *bp;
639                 zio->io_bp_orig = *bp;
640                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
641                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
642                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
643                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
644                         zio->io_logical = zio;
645                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
646                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
647         }
648
649         zio->io_spa = spa;
650         zio->io_txg = txg;
651         zio->io_done = done;
652         zio->io_private = private;
653         zio->io_type = type;
654         zio->io_priority = priority;
655         zio->io_vd = vd;
656         zio->io_offset = offset;
657         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
658         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
659         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
660         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
661         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
662         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
663
664         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
665         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
666
667         if (zb != NULL)
668                 zio->io_bookmark = *zb;
669
670         if (pio != NULL) {
671                 if (zio->io_logical == NULL)
672                         zio->io_logical = pio->io_logical;
673                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
674                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
675                 zio_add_child(pio, zio);
676         }
677
678         return (zio);
679 }
680
681 static void
682 zio_destroy(zio_t *zio)
683 {
684         list_destroy(&zio->io_parent_list);
685         list_destroy(&zio->io_child_list);
686         mutex_destroy(&zio->io_lock);
687         cv_destroy(&zio->io_cv);
688         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
689 }
690
691 zio_t *
692 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
693     void *private, enum zio_flag flags)
694 {
695         zio_t *zio;
696
697         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
698             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
699             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
700
701         return (zio);
702 }
703
704 zio_t *
705 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
706 {
707         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
708 }
709
710 void
711 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
712 {
713         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
714                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
715                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
716         }
717         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
718             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
719                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
720                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
721         }
722         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
723             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
724                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
725                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
726         }
727         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
728                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
729                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
730         }
731         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
732                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
733                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
734         }
735
736         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
737                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
738                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
739                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
740                 }
741         }
742
743         /*
744          * Pool-specific checks.
745          *
746          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
747          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
748          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
749          * that are in the log) to be arbitrarily large.
750          */
751         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
752                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
753                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
754                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
755                             "VDEV %llu",
756                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
757                         continue;
758                 }
759                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
760                 if (vd == NULL) {
761                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
762                             "VDEV %llu",
763                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
764                         continue;
765                 }
766                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
767                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
768                             "VDEV %llu",
769                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
770                         continue;
771                 }
772                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
773                         /*
774                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
775                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
776                          * we can't perform any more checks on them.
777                          */
778                         continue;
779                 }
780                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
781                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
782                 if (BP_IS_GANG(bp))
783                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
784                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
785                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
786                             "OFFSET %llu",
787                             bp, i, (longlong_t)offset);
788                 }
789         }
790 }
791
792 zio_t *
793 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
794     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
795     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
796 {
797         zio_t *zio;
798
799         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
800
801         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
802             data, size, done, private,
803             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
804             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
805             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
806
807         return (zio);
808 }
809
810 zio_t *
811 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
812     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
813     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
814     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
815     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
816     const zbookmark_phys_t *zb)
817 {
818         zio_t *zio;
819
820         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
821             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
822             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
823             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
824             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
825             zp->zp_level < 32 &&
826             zp->zp_copies > 0 &&
827             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
828
829         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
830             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
831             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
832             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
833
834         zio->io_ready = ready;
835         zio->io_children_ready = children_ready;
836         zio->io_physdone = physdone;
837         zio->io_prop = *zp;
838
839         /*
840          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
841          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
842          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
843          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
844          */
845         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
846                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
847         }
848
849         return (zio);
850 }
851
852 zio_t *
853 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
854     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
855     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
856 {
857         zio_t *zio;
858
859         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
860             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
861             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
862
863         return (zio);
864 }
865
866 void
867 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
868 {
869         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
870         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
871         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
872         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
873
874         /*
875          * We must reset the io_prop to match the values that existed
876          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
877          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
878          */
879         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
880         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
881         zio->io_prop.zp_copies = copies;
882         zio->io_bp_override = bp;
883 }
884
885 void
886 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
887 {
888
889         /*
890          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
891          * process the free here (by ignoring it) rather than
892          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
893          */
894         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
895                 return;
896         metaslab_check_free(spa, bp);
897
898         /*
899          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
900          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
901          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
902          * in-memory list for later processing.
903          */
904         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
905             txg != spa->spa_syncing_txg ||
906             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
907                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
908         } else {
909                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
910                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
911         }
912 }
913
914 zio_t *
915 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
916     uint64_t size, enum zio_flag flags)
917 {
918         zio_t *zio;
919         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
920
921         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
922         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
923         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
924
925         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
926                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
927
928         metaslab_check_free(spa, bp);
929         arc_freed(spa, bp);
930
931         if (zfs_trim_enabled)
932                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
933                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
934         /*
935          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
936          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
937          * not tied up.
938          */
939         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
940                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
941
942         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
943
944         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
945             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
946             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
947
948         return (zio);
949 }
950
951 zio_t *
952 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
953     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
954 {
955         zio_t *zio;
956
957         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
958
959         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
960                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
961
962         /*
963          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
964          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
965          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
966          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
967          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
968          * so that the SPA knows they're in use.
969          *
970          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
971          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
972          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
973          */
974         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
975         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
976         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
977
978         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
979             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
980             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
981         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
982
983         return (zio);
984 }
985
986 zio_t *
987 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
988     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
989     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
990 {
991         zio_t *zio;
992         int c;
993
994         if (vd->vdev_children == 0) {
995                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
996                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
997                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
998
999                 zio->io_cmd = cmd;
1000         } else {
1001                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1002
1003                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1004                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1005                             offset, size, done, private, priority, flags));
1006         }
1007
1008         return (zio);
1009 }
1010
1011 zio_t *
1012 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1013     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1014     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1015 {
1016         zio_t *zio;
1017
1018         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1019         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1020             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1021         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1022
1023         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1024             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1025             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1026
1027         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1028
1029         return (zio);
1030 }
1031
1032 zio_t *
1033 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1034     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1035     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1036 {
1037         zio_t *zio;
1038
1039         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1040         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1041             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1042         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1043
1044         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1045             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1046             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1047
1048         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1049
1050         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1051                 /*
1052                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1053                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1054                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1055                  * being written to multiple places in parallel.
1056                  */
1057                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1058                 bcopy(data, wbuf, size);
1059                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1060         }
1061
1062         return (zio);
1063 }
1064
1065 /*
1066  * Create a child I/O to do some work for us.
1067  */
1068 zio_t *
1069 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1070     void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1071     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1072 {
1073         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1074         zio_t *zio;
1075
1076         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1077             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1078
1079         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1080                 /*
1081                  * If we have the bp, then the child should perform the
1082                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1083                  * detection as close to the leaves as possible and
1084                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1085                  */
1086                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1087                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1088         }
1089
1090         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1091         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1092                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1093
1094         if (vd->vdev_children == 0)
1095                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1096
1097         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1098
1099         /*
1100          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1101          * even if the original read was.
1102          */
1103         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1104                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1105
1106         /*
1107          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1108          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1109          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1110          * have already processed the original allocating I/O.
1111          */
1112         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1113             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1114                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1115
1116                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1117                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1118                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1119                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1120                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1121                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1122
1123                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1124         }
1125
1126         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1127             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1128             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1129         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1130
1131         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1132         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1133                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1134
1135         return (zio);
1136 }
1137
1138 zio_t *
1139 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1140     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1141     zio_done_func_t *done, void *private)
1142 {
1143         zio_t *zio;
1144
1145         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1146
1147         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1148             data, size, done, private, type, priority,
1149             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1150             vd, offset, NULL,
1151             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1152
1153         return (zio);
1154 }
1155
1156 void
1157 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1158 {
1159         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1160             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1161             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1162 }
1163
1164 zio_t *
1165 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1166 {
1167
1168         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1169
1170         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1171             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1172             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1173             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1174 }
1175
1176 void
1177 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1178 {
1179         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1180         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1181         ASSERT(size <= zio->io_size);
1182
1183         /*
1184          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1185          * reconstruction when reading back less than the block size.
1186          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1187          */
1188         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1189         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1190                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1191 }
1192
1193 /*
1194  * ==========================================================================
1195  * Prepare to read and write logical blocks
1196  * ==========================================================================
1197  */
1198
1199 static int
1200 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1201 {
1202         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1203
1204         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1205             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1206             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1207                 uint64_t psize =
1208                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1209                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1210
1211                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1212         }
1213
1214         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1215                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1216                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1217         } else {
1218                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1219         }
1220
1221         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1222                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1223
1224         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1225                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1226
1227         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1228                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1229
1230         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1231 }
1232
1233 static int
1234 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1235 {
1236         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1237                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1238
1239         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1240
1241         if (zio->io_bp_override) {
1242                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1243                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1244
1245                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1246                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1247
1248                 *bp = *zio->io_bp_override;
1249                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1250
1251                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1252                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1253
1254                 /*
1255                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1256                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1257                  * has already occurred.
1258                  */
1259                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1260                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1261                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1262                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1263                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1264                 }
1265
1266                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1267
1268                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1269                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1270
1271                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1272                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1273
1274                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1275                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1276                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1277                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1278                 }
1279
1280                 /*
1281                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1282                  * it as a regular write I/O.
1283                  */
1284                 zio->io_bp_override = NULL;
1285                 *bp = zio->io_bp_orig;
1286                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1287         }
1288
1289         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1290 }
1291
1292 static int
1293 zio_write_compress(zio_t *zio)
1294 {
1295         spa_t *spa = zio->io_spa;
1296         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1297         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1298         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1299         uint64_t lsize = zio->io_size;
1300         uint64_t psize = lsize;
1301         int pass = 1;
1302
1303         /*
1304          * If our children haven't all reached the ready stage,
1305          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1306          */
1307         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1308             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1309                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1310
1311         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1312                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1313
1314         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1315                 /*
1316                  * Now that all our children are ready, run the callback
1317                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1318                  * data to be written.
1319                  */
1320                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1321                 zio->io_children_ready(zio);
1322         }
1323
1324         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1325         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1326
1327         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1328                 /*
1329                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1330                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1331                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1332                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1333                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1334                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1335                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1336                  */
1337                 pass = spa_sync_pass(spa);
1338
1339                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1340                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1341                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1342
1343                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1344                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1345
1346                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1347                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1348                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1349         }
1350
1351         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1352                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1353                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1354                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1355                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1356                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1357                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1358                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1359                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1360                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1361                             cbuf, compress, lsize, psize);
1362                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1363                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1364                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1365                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1366                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1367                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1368                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1369                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1370                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1371                 } else {
1372                         /*
1373                          * Round up compressed size up to the ashift
1374                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1375                          * This ensures that the compressed size of the BP
1376                          * (and thus compressratio property) are correct,
1377                          * in that we charge for the padding used to fill out
1378                          * the last sector.
1379                          */
1380                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1381                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1382                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1383                         if (rounded >= lsize) {
1384                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1385                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1386                                 psize = lsize;
1387                         } else {
1388                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1389                                 psize = rounded;
1390                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1391                                     psize, lsize, NULL);
1392                         }
1393                 }
1394
1395                 /*
1396                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1397                  * it as a regular write I/O.
1398                  */
1399                 zio->io_bp_override = NULL;
1400                 *bp = zio->io_bp_orig;
1401                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1402         }
1403
1404         /*
1405          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1406          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1407          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1408          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1409          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1410          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1411          */
1412         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1413             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1414             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1415                 ASSERT(psize != 0);
1416                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1417                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1418                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1419         } else {
1420                 BP_ZERO(bp);
1421                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1422         }
1423
1424         if (psize == 0) {
1425                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1426                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1427                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1428                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1429                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1430                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1431                 }
1432                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1433         } else {
1434                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1435                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1436                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1437                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1438                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1439                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1440                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1441                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1442                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1443                 if (zp->zp_dedup) {
1444                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1445                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1446                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1447                 }
1448                 if (zp->zp_nopwrite) {
1449                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1450                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1451                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1452                 }
1453         }
1454         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1455 }
1456
1457 static int
1458 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1459 {
1460         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1461
1462         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1463                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1464                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1465         }
1466
1467         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1468 }
1469
1470 /*
1471  * ==========================================================================
1472  * Execute the I/O pipeline
1473  * ==========================================================================
1474  */
1475
1476 static void
1477 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1478 {
1479         spa_t *spa = zio->io_spa;
1480         zio_type_t t = zio->io_type;
1481         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1482
1483         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1484
1485         /*
1486          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1487          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1488          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1489          */
1490         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1491                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1492
1493         /*
1494          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1495          */
1496         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1497                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1498
1499         /*
1500          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1501          * available.
1502          */
1503         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1504             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1505                 q++;
1506
1507         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1508
1509         /*
1510          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1511          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1512          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1513          */
1514 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1515         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1516 #else
1517         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1518 #endif
1519         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1520             flags, &zio->io_tqent);
1521 }
1522
1523 static boolean_t
1524 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1525 {
1526         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1527         spa_t *spa = zio->io_spa;
1528
1529         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1530                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1531                 uint_t i;
1532                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1533                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1534                                 return (B_TRUE);
1535                 }
1536         }
1537
1538         return (B_FALSE);
1539 }
1540
1541 static int
1542 zio_issue_async(zio_t *zio)
1543 {
1544         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1545
1546         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1547 }
1548
1549 void
1550 zio_interrupt(zio_t *zio)
1551 {
1552         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1553 }
1554
1555 void
1556 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1557 {
1558         /*
1559          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1560          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1561          * functionality has been disabled for userspace builds.
1562          */
1563
1564 #ifdef _KERNEL
1565         /*
1566          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1567          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1568          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1569          */
1570         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1571                 hrtime_t now = gethrtime();
1572
1573                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1574                         /*
1575                          * This IO has already taken longer than the target
1576                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1577                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1578                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1579                          * the target latency being set to a value less than
1580                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1581                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1582                          * IO request).
1583                          */
1584
1585                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1586                             hrtime_t, now);
1587
1588                         zio_interrupt(zio);
1589                 } else {
1590                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1591
1592                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1593                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1594
1595                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1596                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1597                 }
1598
1599                 return;
1600         }
1601 #endif
1602
1603         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1604         zio_interrupt(zio);
1605 }
1606
1607 /*
1608  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1609  *
1610  *      (1) the I/O completes
1611  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1612  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1613  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1614  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1615  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1616  *
1617  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1618  * burns a thread in cv_wait().
1619  *
1620  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1621  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1622  */
1623 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1624
1625 void
1626 zio_execute(zio_t *zio)
1627 {
1628         zio->io_executor = curthread;
1629
1630         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1631
1632         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1633                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1634                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1635                 int rv;
1636
1637                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1638                 ASSERT(ISP2(stage));
1639                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1640
1641                 do {
1642                         stage <<= 1;
1643                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1644
1645                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1646
1647                 /*
1648                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1649                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1650                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1651                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1652                  *
1653                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1654                  * be sent to disk promptly.
1655                  */
1656                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1657                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1658                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1659                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1660                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1661                         return;
1662                 }
1663
1664                 zio->io_stage = stage;
1665                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1666                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1667
1668                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1669                         return;
1670
1671                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1672         }
1673 }
1674
1675 /*
1676  * ==========================================================================
1677  * Initiate I/O, either sync or async
1678  * ==========================================================================
1679  */
1680 int
1681 zio_wait(zio_t *zio)
1682 {
1683         int error;
1684
1685         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1686         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1687
1688         zio->io_waiter = curthread;
1689         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1690         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1691
1692         zio_execute(zio);
1693
1694         mutex_enter(&zio->io_lock);
1695         while (zio->io_executor != NULL)
1696                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1697         mutex_exit(&zio->io_lock);
1698
1699         error = zio->io_error;
1700         zio_destroy(zio);
1701
1702         return (error);
1703 }
1704
1705 void
1706 zio_nowait(zio_t *zio)
1707 {
1708         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1709
1710         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1711             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1712                 /*
1713                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1714                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1715                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1716                  */
1717                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1718
1719                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1720         }
1721
1722         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1723         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1724         zio_execute(zio);
1725 }
1726
1727 /*
1728  * ==========================================================================
1729  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1730  * ==========================================================================
1731  */
1732
1733 static void
1734 zio_reexecute(zio_t *pio)
1735 {
1736         zio_t *cio, *cio_next;
1737
1738         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1739         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1740         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1741         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1742
1743         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1744         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1745         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1746         pio->io_reexecute = 0;
1747         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1748         pio->io_pipeline_trace = 0;
1749         pio->io_error = 0;
1750         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1751                 pio->io_state[w] = 0;
1752         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1753                 pio->io_child_error[c] = 0;
1754
1755         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1756                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1757
1758         /*
1759          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1760          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1761          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1762          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1763          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1764          */
1765         zio_link_t *zl = NULL;
1766         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1767                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1768                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1769                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1770                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1771                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1772                 zio_reexecute(cio);
1773         }
1774
1775         /*
1776          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1777          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1778          * responsibility of the caller to wait on him.
1779          */
1780         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1781                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1782                 zio_execute(pio);
1783         }
1784 }
1785
1786 void
1787 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1788 {
1789         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1790                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1791                     "failure and the failure mode property for this pool "
1792                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1793
1794         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1795
1796         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1797
1798         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1799                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1800                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1801                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1802
1803         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1804
1805         if (zio != NULL) {
1806                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1807                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1808                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1809                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1810                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1811                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1812         }
1813
1814         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1815 }
1816
1817 int
1818 zio_resume(spa_t *spa)
1819 {
1820         zio_t *pio;
1821
1822         /*
1823          * Reexecute all previously suspended i/o.
1824          */
1825         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1826         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1827         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1828         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1829         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1830         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1831
1832         if (pio == NULL)
1833                 return (0);
1834
1835         zio_reexecute(pio);
1836         return (zio_wait(pio));
1837 }
1838
1839 void
1840 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1841 {
1842         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1843         while (spa_suspended(spa))
1844                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1845         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1846 }
1847
1848 /*
1849  * ==========================================================================
1850  * Gang blocks.
1851  *
1852  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1853  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1854  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1855  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1856  * block from smaller fragments.
1857  *
1858  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1859  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1860  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1861  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1862  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1863  *
1864  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1865  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1866  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1867  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1868  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1869  *
1870  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1871  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1872  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1873  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1874  *
1875  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1876  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1877  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1878  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1879  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1880  * bps for every constituent of the gang block.
1881  *
1882  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1883  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1884  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1885  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1886  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1887  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1888  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1889  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1890  * gang header's blk_cksum as described above.
1891  *
1892  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1893  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1894  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1895  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1896  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1897  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1898  *
1899  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1900  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1901  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1902  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1903  *
1904  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1905  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1906  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1907  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1908  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1909  *
1910  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1911  * ==========================================================================
1912  */
1913
1914 static zio_t *
1915 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1916 {
1917         if (gn != NULL)
1918                 return (pio);
1919
1920         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1921             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1922             &pio->io_bookmark));
1923 }
1924
1925 zio_t *
1926 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1927 {
1928         zio_t *zio;
1929
1930         if (gn != NULL) {
1931                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1932                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1933                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1934                 /*
1935                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1936                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1937                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1938                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1939                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1940                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1941                  * this is just good hygiene.)
1942                  */
1943                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1944                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1945                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1946                 }
1947                 /*
1948                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1949                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1950                  */
1951                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1952                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1953         } else {
1954                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1955                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1956                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1957         }
1958
1959         return (zio);
1960 }
1961
1962 /* ARGSUSED */
1963 zio_t *
1964 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1965 {
1966         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1967             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1968             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1969 }
1970
1971 /* ARGSUSED */
1972 zio_t *
1973 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1974 {
1975         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1976             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1977 }
1978
1979 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1980         NULL,
1981         zio_read_gang,
1982         zio_rewrite_gang,
1983         zio_free_gang,
1984         zio_claim_gang,
1985         NULL
1986 };
1987
1988 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1989
1990 static zio_gang_node_t *
1991 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1992 {
1993         zio_gang_node_t *gn;
1994
1995         ASSERT(*gnpp == NULL);
1996
1997         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1998         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1999         *gnpp = gn;
2000
2001         return (gn);
2002 }
2003
2004 static void
2005 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2006 {
2007         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2008
2009         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2010                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2011
2012         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2013         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2014         *gnpp = NULL;
2015 }
2016
2017 static void
2018 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2019 {
2020         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2021
2022         if (gn == NULL)
2023                 return;
2024
2025         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2026                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2027
2028         zio_gang_node_free(gnpp);
2029 }
2030
2031 static void
2032 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2033 {
2034         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2035
2036         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2037         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2038
2039         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
2040             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
2041             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2042 }
2043
2044 static void
2045 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2046 {
2047         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2048         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2049         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2050
2051         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2052         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2053
2054         if (zio->io_error)
2055                 return;
2056
2057         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2058                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
2059
2060         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
2061         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2062         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2063
2064         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2065                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2066                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2067                         continue;
2068                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2069         }
2070 }
2071
2072 static void
2073 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
2074 {
2075         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2076         zio_t *zio;
2077
2078         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2079         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2080         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2081
2082         /*
2083          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2084          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2085          */
2086         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
2087
2088         if (gn != NULL) {
2089                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2090
2091                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2092                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2093                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2094                                 continue;
2095                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
2096                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
2097                 }
2098         }
2099
2100         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
2101                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
2102
2103         if (zio != pio)
2104                 zio_nowait(zio);
2105 }
2106
2107 static int
2108 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2109 {
2110         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2111
2112         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2113         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2114
2115         zio->io_gang_leader = zio;
2116
2117         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2118
2119         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2120 }
2121
2122 static int
2123 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2124 {
2125         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2126
2127         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
2128                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2129
2130         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2131         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2132
2133         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2134                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
2135         else
2136                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2137
2138         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2139
2140         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2141 }
2142
2143 static void
2144 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2145 {
2146         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2147         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2148         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2149         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2150         uint64_t asize;
2151
2152         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2153                 return;
2154
2155         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2156
2157         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2158         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2159         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2160         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2161         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2162
2163         mutex_enter(&pio->io_lock);
2164         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2165                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2166                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2167                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2168                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2169         }
2170         mutex_exit(&pio->io_lock);
2171 }
2172
2173 static int
2174 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2175 {
2176         spa_t *spa = pio->io_spa;
2177         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2178         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2179         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2180         zio_t *zio;
2181         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2182         zio_gbh_phys_t *gbh;
2183         uint64_t txg = pio->io_txg;
2184         uint64_t resid = pio->io_size;
2185         uint64_t lsize;
2186         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2187         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2188         zio_prop_t zp;
2189         int error;
2190
2191         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2192         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2193                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2194                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2195
2196                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2197                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2198
2199                 /*
2200                  * The logical zio has already placed a reservation for
2201                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2202                  * additional copies. These additional copies
2203                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2204                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2205                  * additional reservations for gang blocks.
2206                  */
2207                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2208                     pio, flags));
2209         }
2210
2211         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2212             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags, pio);
2213         if (error) {
2214                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2215                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2216                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2217
2218                         /*
2219                          * If we failed to allocate the gang block header then
2220                          * we remove any additional allocation reservations that
2221                          * we placed here. The original reservation will
2222                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2223                          * stage.
2224                          */
2225                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2226                             gbh_copies - copies, pio);
2227                 }
2228                 pio->io_error = error;
2229                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2230         }
2231
2232         if (pio == gio) {
2233                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2234         } else {
2235                 gnpp = pio->io_private;
2236                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2237         }
2238
2239         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2240         gbh = gn->gn_gbh;
2241         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2242
2243         /*
2244          * Create the gang header.
2245          */
2246         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2247             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2248
2249         /*
2250          * Create and nowait the gang children.
2251          */
2252         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2253                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2254                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2255                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2256
2257                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2258                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2259                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2260                 zp.zp_level = 0;
2261                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2262                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2263                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2264                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2265
2266                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2267                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2268                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, NULL,
2269                     &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2270                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2271
2272                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2273                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2274                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2275
2276                         /*
2277                          * Gang children won't throttle but we should
2278                          * account for their work, so reserve an allocation
2279                          * slot for them here.
2280                          */
2281                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2282                             zp.zp_copies, cio, flags));
2283                 }
2284                 zio_nowait(cio);
2285         }
2286
2287         /*
2288          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2289          */
2290         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2291
2292         zio_nowait(zio);
2293
2294         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2295 }
2296
2297 /*
2298  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2299  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2300  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2301  * mutually exclusive with dedup.
2302  *
2303  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2304  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2305  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2306  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2307  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2308  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2309  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2310  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2311  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2312  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2313  * themselves remain secret.
2314  */
2315 static int
2316 zio_nop_write(zio_t *zio)
2317 {
2318         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2319         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2320         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2321
2322         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2323         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2324         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2325         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2326         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2327         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2328
2329         /*
2330          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2331          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2332          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2333          * allocate a new bp.
2334          */
2335         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2336             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2337             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2338             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2339             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2340             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2341             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2342                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2343
2344         /*
2345          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2346          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2347          */
2348         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2349                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2350                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2351                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2352                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2353                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2354                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2355                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2356
2357                 *bp = *bp_orig;
2358                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2359                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2360         }
2361
2362         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2363 }
2364
2365 /*
2366  * ==========================================================================
2367  * Dedup
2368  * ==========================================================================
2369  */
2370 static void
2371 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2372 {
2373         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2374         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2375         ddt_phys_t *ddp;
2376         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2377
2378         mutex_enter(&pio->io_lock);
2379         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2380         if (zio->io_error == 0)
2381                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2382         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2383                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2384         else
2385                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2386         mutex_exit(&pio->io_lock);
2387 }
2388
2389 static int
2390 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2391 {
2392         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2393
2394         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2395         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2396         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2397
2398         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2399                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2400                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2401                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2402                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2403                 blkptr_t blk;
2404
2405                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2406                 zio->io_vsd = dde;
2407
2408                 if (ddp_self == NULL)
2409                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2410
2411                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2412                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2413                                 continue;
2414                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2415                             &blk);
2416                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2417                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2418                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2419                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2420                             &zio->io_bookmark));
2421                 }
2422                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2423         }
2424
2425         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2426             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2427             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2428
2429         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2430 }
2431
2432 static int
2433 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2434 {
2435         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2436
2437         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2438                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2439
2440         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2441         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2442         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2443
2444         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2445                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2446                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2447                 if (ddt == NULL) {
2448                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2449                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2450                 }
2451                 if (dde == NULL) {
2452                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2453                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2454                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2455                 }
2456                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2457                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2458                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2459                 }
2460                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2461                 zio->io_vsd = NULL;
2462         }
2463
2464         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2465
2466         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2467 }
2468
2469 static boolean_t
2470 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2471 {
2472         spa_t *spa = zio->io_spa;
2473
2474         /*
2475          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2476          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2477          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2478          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2479          */
2480         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2481                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2482
2483                 if (lio != NULL) {
2484                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2485                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2486                             zio->io_orig_size) != 0);
2487                 }
2488         }
2489
2490         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2491                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2492
2493                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2494                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2495                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2496                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2497                         int error;
2498
2499                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2500
2501                         ddt_exit(ddt);
2502
2503                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2504                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2505                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2506                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2507
2508                         if (error == 0) {
2509                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2510                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2511                                     zio->io_orig_size) != 0)
2512                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2513                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2514                         }
2515
2516                         ddt_enter(ddt);
2517                         return (error != 0);
2518                 }
2519         }
2520
2521         return (B_FALSE);
2522 }
2523
2524 static void
2525 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2526 {
2527         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2528         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2529         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2530         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2531         zio_t *pio;
2532
2533         if (zio->io_error)
2534                 return;
2535
2536         ddt_enter(ddt);
2537
2538         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2539
2540         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2541
2542         zio_link_t *zl = NULL;
2543         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2544                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2545
2546         ddt_exit(ddt);
2547 }
2548
2549 static void
2550 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2551 {
2552         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2553         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2554         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2555         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2556
2557         ddt_enter(ddt);
2558
2559         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2560         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2561         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2562
2563         if (zio->io_error == 0) {
2564                 zio_link_t *zl = NULL;
2565                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2566                         ddt_phys_addref(ddp);
2567         } else {
2568                 ddt_phys_clear(ddp);
2569         }
2570
2571         ddt_exit(ddt);
2572 }
2573
2574 static void
2575 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2576 {
2577         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2578         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2579         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2580         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2581         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2582         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2583         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2584
2585         ddt_enter(ddt);
2586
2587         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2588         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2589         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2590
2591         if (zio->io_error == 0) {
2592                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2593                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2594                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2595                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2596                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2597                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2598         }
2599
2600         ddt_exit(ddt);
2601 }
2602
2603 static int
2604 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2605 {
2606         spa_t *spa = zio->io_spa;
2607         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2608         uint64_t txg = zio->io_txg;
2609         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2610         int p = zp->zp_copies;
2611         int ditto_copies;
2612         zio_t *cio = NULL;
2613         zio_t *dio = NULL;
2614         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2615         ddt_entry_t *dde;
2616         ddt_phys_t *ddp;
2617
2618         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2619         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2620         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2621
2622         ddt_enter(ddt);
2623         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2624         ddp = &dde->dde_phys[p];
2625
2626         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2627                 /*
2628                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2629                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2630                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2631                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2632                  */
2633                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2634                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2635                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2636                         zio_pop_transforms(zio);
2637                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2638                         BP_ZERO(bp);
2639                 } else {
2640                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2641                 }
2642                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2643                 ddt_exit(ddt);
2644                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2645         }
2646
2647         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2648         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2649
2650         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2651             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2652                 zio_prop_t czp = *zp;
2653
2654                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2655
2656                 /*
2657                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2658                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2659                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2660                  * This is safe, because using the override bp is just an
2661                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2662                  */
2663                 if (zio->io_bp_override) {
2664                         zio_pop_transforms(zio);
2665                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2666                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2667                         zio->io_bp_override = NULL;
2668                         BP_ZERO(bp);
2669                         ddt_exit(ddt);
2670                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2671                 }
2672
2673                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2674                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2675                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2676                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2677
2678                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2679                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2680         }
2681
2682         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2683                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2684                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2685                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2686                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2687                 else
2688                         ddt_phys_addref(ddp);
2689         } else if (zio->io_bp_override) {
2690                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2691                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2692                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2693                 ddt_phys_addref(ddp);
2694         } else {
2695                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2696                     zio->io_orig_size, zp,
2697                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2698                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2699                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2700
2701                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2702                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2703         }
2704
2705         ddt_exit(ddt);
2706
2707         if (cio)
2708                 zio_nowait(cio);
2709         if (dio)
2710                 zio_nowait(dio);
2711
2712         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2713 }
2714
2715 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2716
2717 static int
2718 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2719 {
2720         spa_t *spa = zio->io_spa;
2721         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2722         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2723         ddt_entry_t *dde;
2724         ddt_phys_t *ddp;
2725
2726         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2727         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2728
2729         ddt_enter(ddt);
2730         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2731         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2732         ddt_phys_decref(ddp);
2733         ddt_exit(ddt);
2734
2735         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2736 }
2737
2738 /*
2739  * ==========================================================================
2740  * Allocate and free blocks
2741  * ==========================================================================
2742  */
2743
2744 static zio_t *
2745 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2746 {
2747         zio_t *zio;
2748
2749         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2750
2751         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2752         if (zio == NULL)
2753                 return (NULL);
2754
2755         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2756
2757         /*
2758          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2759          * reserve then we throttle.
2760          */
2761         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2762             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2763                 return (NULL);
2764         }
2765
2766         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2767         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2768
2769         return (zio);
2770 }
2771
2772 static int
2773 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2774 {
2775         spa_t *spa = zio->io_spa;
2776         zio_t *nio;
2777
2778         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2779             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2780             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2781             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2782                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2783         }
2784
2785         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2786
2787         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2788         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2789
2790         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2791
2792         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2793         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2794
2795         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2796         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2797
2798         if (nio == zio)
2799                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2800
2801         if (nio != NULL) {
2802                 ASSERT3U(nio->io_queued_timestamp, <=,
2803                     zio->io_queued_timestamp);
2804                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2805                 /*
2806                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2807                  * it is processed by a different thread. We do this to
2808                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2809                  * throttled and children are making progress. We allow
2810                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2811                  * been waiting.
2812                  */
2813                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2814         }
2815         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2816 }
2817
2818 void
2819 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2820 {
2821         zio_t *zio;
2822
2823         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2824         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2825         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2826         if (zio == NULL)
2827                 return;
2828
2829         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2830         ASSERT0(zio->io_error);
2831         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2832 }
2833
2834 static int
2835 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2836 {
2837         spa_t *spa = zio->io_spa;
2838         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2839         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2840         int error;
2841         int flags = 0;
2842
2843         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2844                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2845                 zio->io_gang_leader = zio;
2846         }
2847
2848         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2849         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2850         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2851         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2852         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2853
2854         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2855                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2856         }
2857         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2858                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2859         }
2860         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2861                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2862         }
2863
2864         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2865             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags, zio);
2866
2867         if (error != 0) {
2868                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2869                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2870                     error);
2871                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2872                         return (zio_write_gang_block(zio));
2873                 zio->io_error = error;
2874         }
2875
2876         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2877 }
2878
2879 static int
2880 zio_dva_free(zio_t *zio)
2881 {
2882         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2883
2884         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2885 }
2886
2887 static int
2888 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2889 {
2890         int error;
2891
2892         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2893         if (error)
2894                 zio->io_error = error;
2895
2896         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2897 }
2898
2899 /*
2900  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2901  * and we want to give back the block we just allocated.
2902  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2903  */
2904 static void
2905 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2906 {
2907         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2908         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2909
2910         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2911                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2912
2913         if (gn != NULL) {
2914                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2915                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2916                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2917                 }
2918         }
2919 }
2920
2921 /*
2922  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2923  */
2924 int
2925 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2926     uint64_t size, boolean_t *slog)
2927 {
2928         int error = 1;
2929
2930         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2931
2932         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2933             new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, NULL);
2934         if (error == 0) {
2935                 *slog = TRUE;
2936         } else {
2937                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2938                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, NULL);
2939                 if (error == 0)
2940                         *slog = FALSE;
2941         }
2942
2943         if (error == 0) {
2944                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2945                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2946                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2947                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2948                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2949                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2950                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2951                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2952                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2953                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2954         }
2955
2956         return (error);
2957 }
2958
2959 /*
2960  * Free an intent log block.
2961  */
2962 void
2963 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2964 {
2965         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2966         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2967
2968         zio_free(spa, txg, bp);
2969 }
2970
2971 /*
2972  * ==========================================================================
2973  * Read, write and delete to physical devices
2974  * ==========================================================================
2975  */
2976
2977
2978 /*
2979  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
2980  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
2981  * However, there are instances where the vdev layer may need to
2982  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
2983  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
2984  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
2985  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
2986  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
2987  */
2988 static int
2989 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2990 {
2991         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2992         uint64_t align;
2993         spa_t *spa = zio->io_spa;
2994         int ret;
2995
2996         ASSERT(zio->io_error == 0);
2997         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2998
2999         if (vd == NULL) {
3000                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3001                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3002
3003                 /*
3004                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3005                  */
3006                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3007                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3008         }
3009
3010         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3011             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3012                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3013                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3014         }
3015
3016         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3017
3018         /*
3019          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3020          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3021          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3022          * characteristics:
3023          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3024          *      - any reads of user data
3025          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3026          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3027          */
3028         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3029             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3030             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3031             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3032                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3033                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3034                 if (old != new)
3035                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3036         }
3037
3038         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3039
3040         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3041             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3042                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3043                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3044                 char *abuf = NULL;
3045                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3046                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3047                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
3048                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3049                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3050                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
3051                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
3052                 }
3053                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3054                     zio_subblock);
3055         }
3056
3057         /*
3058          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3059          * before proceeding.
3060          */
3061         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3062                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3063                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3064         } else {
3065                 /*
3066                  * For the physical io we allow alignment
3067                  * to a logical block size.
3068                  */
3069                 uint64_t log_align =
3070                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3071                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3072                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3073         }
3074
3075         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3076
3077         /*
3078          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3079          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3080          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3081          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3082          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3083          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3084          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3085          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3086          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3087          * The same logic applies to any form of nested replication:
3088          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3089          */
3090         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3091             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3092             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3093             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3094                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3095                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3096                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3097         }
3098
3099         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3100                 switch (zio->io_type) {
3101                 case ZIO_TYPE_READ:
3102                         if (vdev_cache_read(zio))
3103                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3104                         /* FALLTHROUGH */
3105                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3106                 case ZIO_TYPE_FREE:
3107                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3108                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3109
3110                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3111                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3112                                 zio_interrupt(zio);
3113                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3114                         }
3115                         break;
3116                 }
3117                 /*
3118                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3119                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3120                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3121                  */
3122                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3123                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3124                     !trim_map_write_start(zio))
3125                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3126         }
3127
3128         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3129         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3130 }
3131
3132 static int
3133 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3134 {
3135         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3136         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3137         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3138
3139         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3140                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3141
3142         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3143             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3144
3145         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3146             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3147             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3148
3149                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3150                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3151                         trim_map_write_done(zio);
3152
3153                 vdev_queue_io_done(zio);
3154
3155                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3156                         vdev_cache_write(zio);
3157
3158                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3159                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3160                             zio, EIO);
3161
3162                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3163                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3164
3165                 if (zio->io_error) {
3166                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3167                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3168                                 /* Not all devices support TRIM. */
3169                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3170                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3171                         } else {
3172                                 unexpected_error = B_TRUE;
3173                         }
3174                 }
3175         }
3176
3177         ops->vdev_op_io_done(zio);
3178
3179         if (unexpected_error)
3180                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3181
3182         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3183 }
3184
3185 /*
3186  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3187  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3188  */
3189 static void
3190 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3191     const void *good_buf)
3192 {
3193         /* no processing needed */
3194         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3195 }
3196
3197 /*ARGSUSED*/
3198 void
3199 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3200 {
3201         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3202
3203         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
3204
3205         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3206         zcr->zcr_cbdata = buf;
3207         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3208         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3209 }
3210
3211 static int
3212 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3213 {
3214         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3215
3216         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3217                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3218
3219         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3220                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3221
3222         if (zio->io_vsd != NULL) {
3223                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3224                 zio->io_vsd = NULL;
3225         }
3226
3227         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3228                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3229
3230         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3231             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3232                 switch (zio->io_error) {
3233                 case 0:
3234                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3235                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3236                         break;
3237                 case EOPNOTSUPP:
3238                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3239                         break;
3240                 default:
3241                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3242                         break;
3243                 }
3244         }
3245
3246         /*
3247          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3248          *
3249          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3250          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3251          */
3252         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3253             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3254                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3255                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3256                 zio->io_error = 0;
3257                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3258                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3259                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3260                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3261                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3262                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3263         }
3264
3265         /*
3266          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3267          * if the device is not accessible at all.
3268          */
3269         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3270             !vdev_accessible(vd, zio))
3271                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3272
3273         /*
3274          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3275          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3276          */
3277         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3278             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3279                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3280         }
3281
3282         if (zio->io_error)
3283                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3284
3285         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3286             zio->io_physdone != NULL) {
3287                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3288                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3289                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3290         }
3291
3292         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3293 }
3294
3295 void
3296 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3297 {
3298         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3299         ASSERT(zio->io_error == 0);
3300
3301         zio->io_stage >>= 1;
3302 }
3303
3304 void
3305 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3306 {
3307         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3308
3309         zio->io_stage >>= 1;
3310 }
3311
3312 void
3313 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3314 {
3315         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3316         ASSERT(zio->io_error == 0);
3317
3318         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3319         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3320 }
3321
3322 /*
3323  * ==========================================================================
3324  * Generate and verify checksums
3325  * ==========================================================================
3326  */
3327 static int
3328 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3329 {
3330         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3331         enum zio_checksum checksum;
3332
3333         if (bp == NULL) {
3334                 /*
3335                  * This is zio_write_phys().
3336                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3337                  */
3338                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3339
3340                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3341                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3342
3343                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3344         } else {
3345                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3346                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3347                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3348                 } else {
3349                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3350                 }
3351         }
3352
3353         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3354
3355         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3356 }
3357
3358 static int
3359 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3360 {
3361         zio_bad_cksum_t info;
3362         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3363         int error;
3364
3365         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3366
3367         if (bp == NULL) {
3368                 /*
3369                  * This is zio_read_phys().
3370                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3371                  */
3372                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3373                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3374
3375                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3376         }
3377
3378         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3379                 zio->io_error = error;
3380                 if (error == ECKSUM &&
3381                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3382                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3383                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3384                             zio->io_size, NULL, &info);
3385                 }
3386         }
3387
3388         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3389 }
3390
3391 /*
3392  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3393  */
3394 void
3395 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3396 {
3397         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3398 }
3399
3400 /*
3401  * ==========================================================================
3402  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3403  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3404  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3405  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3406  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3407  * ==========================================================================
3408  */
3409 int
3410 zio_worst_error(int e1, int e2)
3411 {
3412         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3413         int r1, r2;
3414
3415         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3416                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3417                         break;
3418
3419         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3420                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3421                         break;
3422
3423         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3424 }
3425
3426 /*
3427  * ==========================================================================
3428  * I/O completion
3429  * ==========================================================================
3430  */
3431 static int
3432 zio_ready(zio_t *zio)
3433 {
3434         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3435         zio_t *pio, *pio_next;
3436         zio_link_t *zl = NULL;
3437
3438         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3439             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3440                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3441
3442         if (zio->io_ready) {
3443                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3444                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3445                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3446                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3447
3448                 zio->io_ready(zio);
3449         }
3450
3451         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3452                 zio->io_bp_copy = *bp;
3453
3454         if (zio->io_error != 0) {
3455                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3456
3457                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3458                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3459                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3460                         /*
3461                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3462                          * issue the next I/O to allocate.
3463                          */
3464                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3465                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3466                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3467                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3468                 }
3469         }
3470
3471         mutex_enter(&zio->io_lock);
3472         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3473         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3474         mutex_exit(&zio->io_lock);
3475
3476         /*
3477          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3478          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3479          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3480          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3481          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3482          */
3483         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3484                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3485                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3486         }
3487
3488         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3489                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3490                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3491                 } else {
3492                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3493                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3494                 }
3495         }
3496
3497         if (zio_injection_enabled &&
3498             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3499                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3500
3501         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3502 }
3503
3504 /*
3505  * Update the allocation throttle accounting.
3506  */
3507 static void
3508 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3509 {
3510         zio_t *lio = zio->io_logical;
3511         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3512         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3513         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3514
3515         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3516         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3517         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3518         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3519         ASSERT(vd != NULL);
3520         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3521         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3522         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3523         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3524         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3525
3526         /*
3527          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3528          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3529          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3530          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3531          * it here.
3532          */
3533         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3534                 /*
3535                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3536                  * would have been the one that performed the allocation.
3537                  */
3538                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3539                         pio = zio_unique_parent(pio);
3540                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3541         }
3542
3543         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3544         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3545         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3546         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3547         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3548
3549         mutex_enter(&pio->io_lock);
3550         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3551         mutex_exit(&pio->io_lock);
3552
3553         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3554             1, pio);
3555
3556         /*
3557          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3558          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3559          * dispatched to another taskq thread.
3560          */
3561         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3562 }
3563
3564 static int
3565 zio_done(zio_t *zio)
3566 {
3567         spa_t *spa = zio->io_spa;
3568         zio_t *lio = zio->io_logical;
3569         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3570         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3571         uint64_t psize = zio->io_size;
3572         zio_t *pio, *pio_next;
3573         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3574         zio_link_t *zl = NULL;
3575
3576         /*
3577          * If our children haven't all completed,
3578          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3579          */
3580         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3581             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3582             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3583             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3584                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3585
3586         /*
3587          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3588          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3589          * write. We must do this since the allocation is performed
3590          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3591          */
3592         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3593             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3594                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3595                 zio_dva_throttle_done(zio);
3596         }
3597
3598         /*
3599          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3600          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3601          */
3602         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3603                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3604                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3605                 ASSERT(bp != NULL);
3606                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3607                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3608         }
3609
3610         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3611                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3612                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3613
3614         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3615                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3616                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3617                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3618                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3619                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3620                     zio->io_bp_override == NULL &&
3621                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3622                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3623                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3624                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3625                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3626                 }
3627                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3628                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3629         }
3630
3631         /*
3632          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3633          */
3634         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3635         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3636         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3637
3638         /*
3639          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3640          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3641          */
3642         if (zio->io_error == 0) {
3643                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3644                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3645                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3646                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3647                         char *abuf = zio->io_data;
3648
3649                         if (asize != psize) {
3650                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3651                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3652                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3653                         }
3654
3655                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3656                         zcr->zcr_next = NULL;
3657                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3658                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3659
3660                         if (asize != psize)
3661                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3662                 }
3663         }
3664
3665         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3666
3667         vdev_stat_update(zio, psize);
3668
3669         if (zio->io_error) {
3670                 /*
3671                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3672                  * generate an error message describing the I/O failure
3673                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3674                  * device is currently unavailable.
3675                  */
3676                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3677                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3678
3679                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3680                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3681                     zio == lio) {
3682                         /*
3683                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3684                          * error and generate a logical data ereport.
3685                          */
3686                         spa_log_error(spa, zio);
3687                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3688                             0, 0);
3689                 }
3690         }
3691
3692         if (zio->io_error && zio == lio) {
3693                 /*
3694                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3695                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3696                  */
3697                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3698                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3699
3700                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3701                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3702                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3703                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3704                         else
3705                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3706                 }
3707
3708                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3709                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3710                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3711                     zio->io_error == ENXIO &&
3712                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3713                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3714                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3715
3716                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3717                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3718
3719                 /*
3720                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3721                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3722                  * based on checksums.  It also might be a good place
3723                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3724                  * processing.
3725                  */
3726         }
3727
3728         /*
3729          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3730          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3731          * errors with errors that happened to the zio itself when
3732          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3733          */
3734         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3735
3736         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3737             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3738             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3739                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3740
3741         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3742
3743         /*
3744          * Godfather I/Os should never suspend.
3745          */
3746         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3747             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3748                 zio->io_reexecute = 0;
3749
3750         if (zio->io_reexecute) {
3751                 /*
3752                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3753                  *
3754                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3755                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3756                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3757                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3758                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3759                  *
3760                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3761                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3762                  * parents not executing until children are ready.
3763                  */
3764                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3765
3766                 zio->io_gang_leader = NULL;
3767
3768                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3769                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3770                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3771
3772                 /*
3773                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3774                  * not a true parent to them. It will track them through
3775                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3776                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3777                  * I/O to return status without blocking.
3778                  */
3779                 zl = NULL;
3780                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3781                     pio = pio_next) {
3782                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3783                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3784
3785                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3786                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3787                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3788                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3789                         }
3790                 }
3791
3792                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3793                         /*
3794                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3795                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3796                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3797                          */
3798                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3799                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3800                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3801                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3802                         /*
3803                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3804                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3805                          */
3806                         zio_suspend(spa, zio);
3807                 } else {
3808                         /*
3809                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3810                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3811                          */
3812 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3813                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3814 #else
3815                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3816 #endif
3817                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3818                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3819                             0, &zio->io_tqent);
3820                 }
3821                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3822         }
3823
3824         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3825         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3826         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3827
3828         /*
3829          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3830          */
3831         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3832                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3833                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3834                 zcr->zcr_next = NULL;
3835                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3836                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3837         }
3838
3839         /*
3840          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3841          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3842          * such, cannot acquire any new parents.
3843          */
3844         if (zio->io_done)
3845                 zio->io_done(zio);
3846
3847         mutex_enter(&zio->io_lock);
3848         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3849         mutex_exit(&zio->io_lock);
3850
3851         zl = NULL;
3852         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3853                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3854                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3855                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3856                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3857         }
3858
3859         if (zio->io_waiter != NULL) {
3860                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3861                 zio->io_executor = NULL;
3862                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3863                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3864         } else {
3865                 zio_destroy(zio);
3866         }
3867
3868         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3869 }
3870
3871 /*
3872  * ==========================================================================
3873  * I/O pipeline definition
3874  * ==========================================================================
3875  */
3876 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3877         NULL,
3878         zio_read_bp_init,
3879         zio_write_bp_init,
3880         zio_free_bp_init,
3881         zio_issue_async,
3882         zio_write_compress,
3883         zio_checksum_generate,
3884         zio_nop_write,
3885         zio_ddt_read_start,
3886         zio_ddt_read_done,
3887         zio_ddt_write,
3888         zio_ddt_free,
3889         zio_gang_assemble,
3890         zio_gang_issue,
3891         zio_dva_throttle,
3892         zio_dva_allocate,
3893         zio_dva_free,
3894         zio_dva_claim,
3895         zio_ready,
3896         zio_vdev_io_start,
3897         zio_vdev_io_done,
3898         zio_vdev_io_assess,
3899         zio_checksum_verify,
3900         zio_done
3901 };
3902
3903
3904
3905
3906 /*
3907  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3908  * pre-order traversal of the object tree.
3909  *
3910  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3911  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3912  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3913  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3914  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3915  * non-meta-dnode bookmarks.
3916  *
3917  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3918  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3919  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3920  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3921  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3922  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3923  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3924  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3925  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3926  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3927  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3928  */
3929 int
3930 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3931     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3932 {
3933         /*
3934          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3935          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3936          * normal-object equivalents.
3937          */
3938         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3939         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3940         uint64_t zb1level, zb2level;
3941
3942         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3943             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3944             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3945                 return (0);
3946
3947         /*
3948          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3949          */
3950         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3951         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3952
3953         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3954                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3955                 zb1L0 = 0;
3956                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3957         } else {
3958                 zb1obj = zb1->zb_object;
3959                 zb1level = zb1->zb_level;
3960         }
3961
3962         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3963                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3964                 zb2L0 = 0;
3965                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3966         } else {
3967                 zb2obj = zb2->zb_object;
3968                 zb2level = zb2->zb_level;
3969         }
3970
3971         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3972         if (zb1obj != zb2obj)
3973                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3974         else if (zb1L0 != zb2L0)
3975                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3976         else if (zb1level != zb2level)
3977                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
3978         /*
3979          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
3980          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
3981          * There is presently no way to change the indirect block sizes
3982          */
3983         return (0);
3984 }
3985
3986 /*
3987  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
3988  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
3989  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
3990  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
3991  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
3992  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
3993  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
3994  *  visited.
3995  */
3996 boolean_t
3997 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
3998     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
3999 {
4000         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4001         mod_zb.zb_blkid++;
4002         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4003
4004         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4005         if (dnp == NULL)
4006                 return (B_FALSE);
4007
4008         /*
4009          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4010          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4011          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4012          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4013          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4014          *
4015          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4016          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4017          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4018          * always 1, so the math works out.
4019          *
4020          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4021          * to make sure that this code still works afterwards.
4022          */
4023         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4024             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4025             last_block) <= 0);
4026 }