]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r258630: 734 taskq_dispatch_prealloc() desired
[FreeBSD/stable/8.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) 2013 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39 #include <sys/trim_map.h>
40
41 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
42 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
43 static int zio_use_uma = 0;
44 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
45 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
46     "Use uma(9) for ZIO allocations");
47
48 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
49         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
50           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
51         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
52           "Number of successful TRIM requests" },
53         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
54           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
55         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
56           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
57 };
58
59 static kstat_t *zio_trim_ksp;
60
61 /*
62  * ==========================================================================
63  * I/O priority table
64  * ==========================================================================
65  */
66 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
67         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
68         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
69         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
70         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
71         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
72         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
73         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
74         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
75         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
76         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
77         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
78         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
79         30,     /* ZIO_PRIORITY_TRIM            */
80 };
81
82 /*
83  * ==========================================================================
84  * I/O type descriptions
85  * ==========================================================================
86  */
87 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
88         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
89         "zio_ioctl"
90 };
91
92 /*
93  * ==========================================================================
94  * I/O kmem caches
95  * ==========================================================================
96  */
97 kmem_cache_t *zio_cache;
98 kmem_cache_t *zio_link_cache;
99 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
100 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
101
102 #ifdef _KERNEL
103 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
104 #endif
105 extern int zfs_mg_alloc_failures;
106
107 /*
108  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
109  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
110  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
111  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
112  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
113  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
114  * enough analysis has been done to determine optimal values.
115  *
116  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
117  * regular blocks are not deferred.
118  */
119 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
120 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
121 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
122     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
123 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
124 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
127 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
128 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
129 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
130     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
131
132 /*
133  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
134  * stage set or will have it later in its lifetime.
135  */
136 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
137
138 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
139
140 #ifdef ZFS_DEBUG
141 int zio_buf_debug_limit = 16384;
142 #else
143 int zio_buf_debug_limit = 0;
144 #endif
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
155         /*
156          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
157          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
158          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
159          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
160          */
161         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
162                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
163                 size_t p2 = size;
164                 size_t align = 0;
165                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
166
167                 while (p2 & (p2 - 1))
168                         p2 &= p2 - 1;
169
170 #ifdef illumos
171 #ifndef _KERNEL
172                 /*
173                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
174                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
175                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
176                  * page with a watched buffer.
177                  */
178                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
179                         continue;
180 #endif
181 #endif /* illumos */
182                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
183                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
184                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
185                         align = PAGESIZE;
186                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
187                         align = p2 >> 2;
188                 }
189
190                 if (align != 0) {
191                         char name[36];
192                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
193                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
194                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
195
196                         /*
197                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
198                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
199                          * stored with the buffers.
200                          */
201                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
202                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
203                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
204                             cflags | KMC_NOTOUCH);
205                 }
206         }
207
208         while (--c != 0) {
209                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
210                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
211                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
212
213                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
216         }
217
218         /*
219          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
220          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
221          */
222         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
223                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
224         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
225                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
226
227         zio_inject_init();
228
229         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
230             KSTAT_TYPE_NAMED,
231             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
232             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
233
234         if (zio_trim_ksp != NULL) {
235                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
236                 kstat_install(zio_trim_ksp);
237         }
238 }
239
240 void
241 zio_fini(void)
242 {
243         size_t c;
244         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
245         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
246
247         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
248                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
249                         last_cache = zio_buf_cache[c];
250                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
251                 }
252                 zio_buf_cache[c] = NULL;
253
254                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
255                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
256                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
257                 }
258                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
259         }
260
261         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
262         kmem_cache_destroy(zio_cache);
263
264         zio_inject_fini();
265
266         if (zio_trim_ksp != NULL) {
267                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
268                 zio_trim_ksp = NULL;
269         }
270 }
271
272 /*
273  * ==========================================================================
274  * Allocate and free I/O buffers
275  * ==========================================================================
276  */
277
278 /*
279  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
280  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
281  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
282  * excess / transient data in-core during a crashdump.
283  */
284 void *
285 zio_buf_alloc(size_t size)
286 {
287         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
288
289         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
290
291         if (zio_use_uma)
292                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
293         else
294                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
295 }
296
297 /*
298  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
299  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
300  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
301  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
302  */
303 void *
304 zio_data_buf_alloc(size_t size)
305 {
306         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
307
308         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
309
310         if (zio_use_uma)
311                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
312         else
313                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
314 }
315
316 void
317 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
318 {
319         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
320
321         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
322
323         if (zio_use_uma)
324                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
325         else
326                 kmem_free(buf, size);
327 }
328
329 void
330 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
331 {
332         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
333
334         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
335
336         if (zio_use_uma)
337                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
338         else
339                 kmem_free(buf, size);
340 }
341
342 /*
343  * ==========================================================================
344  * Push and pop I/O transform buffers
345  * ==========================================================================
346  */
347 static void
348 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
349         zio_transform_func_t *transform)
350 {
351         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
352
353         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
354         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
355         zt->zt_bufsize = bufsize;
356         zt->zt_transform = transform;
357
358         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
359         zio->io_transform_stack = zt;
360
361         zio->io_data = data;
362         zio->io_size = size;
363 }
364
365 static void
366 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
367 {
368         zio_transform_t *zt;
369
370         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
371                 if (zt->zt_transform != NULL)
372                         zt->zt_transform(zio,
373                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
374
375                 if (zt->zt_bufsize != 0)
376                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
377
378                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
379                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
380                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
381
382                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
383         }
384 }
385
386 /*
387  * ==========================================================================
388  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
389  * ==========================================================================
390  */
391 static void
392 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
393 {
394         ASSERT(zio->io_size > size);
395
396         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
397                 bcopy(zio->io_data, data, size);
398 }
399
400 static void
401 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
402 {
403         if (zio->io_error == 0 &&
404             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
405             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
406                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
407 }
408
409 /*
410  * ==========================================================================
411  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
412  * ==========================================================================
413  */
414 /*
415  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
416  *        continue calling these functions until they return NULL.
417  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
418  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
419  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
420  *        io_walk_link, which gets annoying.)
421  */
422 zio_t *
423 zio_walk_parents(zio_t *cio)
424 {
425         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
426         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
427
428         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
429         cio->io_walk_link = zl;
430
431         if (zl == NULL)
432                 return (NULL);
433
434         ASSERT(zl->zl_child == cio);
435         return (zl->zl_parent);
436 }
437
438 zio_t *
439 zio_walk_children(zio_t *pio)
440 {
441         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
442         list_t *cl = &pio->io_child_list;
443
444         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
445         pio->io_walk_link = zl;
446
447         if (zl == NULL)
448                 return (NULL);
449
450         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
451         return (zl->zl_child);
452 }
453
454 zio_t *
455 zio_unique_parent(zio_t *cio)
456 {
457         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
458
459         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
460         return (pio);
461 }
462
463 void
464 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
465 {
466         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
467
468         /*
469          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
470          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
471          * Vdev I/Os can only have vdev children.
472          * The following ASSERT captures all of these constraints.
473          */
474         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
475
476         zl->zl_parent = pio;
477         zl->zl_child = cio;
478
479         mutex_enter(&cio->io_lock);
480         mutex_enter(&pio->io_lock);
481
482         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
483
484         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
485                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
486
487         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
488         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
489
490         pio->io_child_count++;
491         cio->io_parent_count++;
492
493         mutex_exit(&pio->io_lock);
494         mutex_exit(&cio->io_lock);
495 }
496
497 static void
498 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
499 {
500         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
501         ASSERT(zl->zl_child == cio);
502
503         mutex_enter(&cio->io_lock);
504         mutex_enter(&pio->io_lock);
505
506         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
507         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
508
509         pio->io_child_count--;
510         cio->io_parent_count--;
511
512         mutex_exit(&pio->io_lock);
513         mutex_exit(&cio->io_lock);
514
515         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
516 }
517
518 static boolean_t
519 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
520 {
521         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
522         boolean_t waiting = B_FALSE;
523
524         mutex_enter(&zio->io_lock);
525         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
526         if (*countp != 0) {
527                 zio->io_stage >>= 1;
528                 zio->io_stall = countp;
529                 waiting = B_TRUE;
530         }
531         mutex_exit(&zio->io_lock);
532
533         return (waiting);
534 }
535
536 static void
537 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
538 {
539         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
540         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
541
542         mutex_enter(&pio->io_lock);
543         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
544                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
545         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
546         ASSERT3U(*countp, >, 0);
547         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
548                 pio->io_stall = NULL;
549                 mutex_exit(&pio->io_lock);
550                 zio_execute(pio);
551         } else {
552                 mutex_exit(&pio->io_lock);
553         }
554 }
555
556 static void
557 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
558 {
559         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
560                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
561 }
562
563 /*
564  * ==========================================================================
565  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
566  * ==========================================================================
567  */
568 static zio_t *
569 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
570     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
571     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
572     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
573     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
574 {
575         zio_t *zio;
576
577         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
578         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
579         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
580
581         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
582         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
583         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
584
585         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
586         bzero(zio, sizeof (zio_t));
587
588         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
589         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
590
591         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
592             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
593         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
594             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
595
596         if (vd != NULL)
597                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
598         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
599                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
600         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
601                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
602         else
603                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
604
605         if (bp != NULL) {
606                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
607                 zio->io_bp_copy = *bp;
608                 zio->io_bp_orig = *bp;
609                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
610                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
611                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
612                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
613                         zio->io_logical = zio;
614                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
615                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
616         }
617
618         zio->io_spa = spa;
619         zio->io_txg = txg;
620         zio->io_done = done;
621         zio->io_private = private;
622         zio->io_type = type;
623         zio->io_priority = priority;
624         zio->io_vd = vd;
625         zio->io_offset = offset;
626         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
627         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
628         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
629         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
630         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
631
632         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
633         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
634
635         if (zb != NULL)
636                 zio->io_bookmark = *zb;
637
638         if (pio != NULL) {
639                 if (zio->io_logical == NULL)
640                         zio->io_logical = pio->io_logical;
641                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
642                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
643                 zio_add_child(pio, zio);
644         }
645
646         return (zio);
647 }
648
649 static void
650 zio_destroy(zio_t *zio)
651 {
652         list_destroy(&zio->io_parent_list);
653         list_destroy(&zio->io_child_list);
654         mutex_destroy(&zio->io_lock);
655         cv_destroy(&zio->io_cv);
656         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
657 }
658
659 zio_t *
660 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
661     void *private, enum zio_flag flags)
662 {
663         zio_t *zio;
664
665         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
666             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
667             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
668
669         return (zio);
670 }
671
672 zio_t *
673 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
674 {
675         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
676 }
677
678 zio_t *
679 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
680     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
681     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
682 {
683         zio_t *zio;
684
685         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
686             data, size, done, private,
687             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
688             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
689             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
690
691         return (zio);
692 }
693
694 zio_t *
695 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
696     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
697     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
698     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
699 {
700         zio_t *zio;
701
702         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
703             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
704             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
705             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
706             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
707             zp->zp_level < 32 &&
708             zp->zp_copies > 0 &&
709             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
710
711         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
712             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
713             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
714             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
715
716         zio->io_ready = ready;
717         zio->io_prop = *zp;
718
719         return (zio);
720 }
721
722 zio_t *
723 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
724     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
725     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
726 {
727         zio_t *zio;
728
729         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
730             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
731             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
732
733         return (zio);
734 }
735
736 void
737 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
738 {
739         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
740         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
741         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
742         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
743
744         /*
745          * We must reset the io_prop to match the values that existed
746          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
747          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
748          */
749         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
750         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
751         zio->io_prop.zp_copies = copies;
752         zio->io_bp_override = bp;
753 }
754
755 void
756 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
757 {
758         metaslab_check_free(spa, bp);
759         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
760 }
761
762 zio_t *
763 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
764     uint64_t size, enum zio_flag flags)
765 {
766         zio_t *zio;
767
768         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
769             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
770
771         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
772         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
773         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
774
775         metaslab_check_free(spa, bp);
776
777         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
778             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
779             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
780
781         return (zio);
782 }
783
784 zio_t *
785 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
786     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
787 {
788         zio_t *zio;
789
790         /*
791          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
792          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
793          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
794          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
795          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
796          * so that the SPA knows they're in use.
797          *
798          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
799          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
800          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
801          */
802         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
803         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
804         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
805
806         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
807             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
808             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
809
810         return (zio);
811 }
812
813 zio_t *
814 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
815     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
816     enum zio_flag flags)
817 {
818         zio_t *zio;
819         int c;
820
821         if (vd->vdev_children == 0) {
822                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
823                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
824                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
825
826                 zio->io_cmd = cmd;
827         } else {
828                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
829
830                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
831                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
832                             offset, size, done, private, priority, flags));
833         }
834
835         return (zio);
836 }
837
838 zio_t *
839 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
840     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
841     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
842 {
843         zio_t *zio;
844
845         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
846         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
847             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
848         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
849
850         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
851             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
852             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
853
854         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
855
856         return (zio);
857 }
858
859 zio_t *
860 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
861     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
862     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
863 {
864         zio_t *zio;
865
866         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
867         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
868             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
869         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
870
871         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
872             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
873             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
874
875         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
876
877         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
878                 /*
879                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
880                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
881                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
882                  * being written to multiple places in parallel.
883                  */
884                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
885                 bcopy(data, wbuf, size);
886                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
887         }
888
889         return (zio);
890 }
891
892 /*
893  * Create a child I/O to do some work for us.
894  */
895 zio_t *
896 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
897         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
898         zio_done_func_t *done, void *private)
899 {
900         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
901         zio_t *zio;
902
903         ASSERT(vd->vdev_parent ==
904             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
905
906         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
907                 /*
908                  * If we have the bp, then the child should perform the
909                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
910                  * detection as close to the leaves as possible and
911                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
912                  */
913                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
914                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
915         }
916
917         if (vd->vdev_children == 0)
918                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
919
920         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
921
922         /*
923          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
924          * even if the original read was.
925          */
926         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
927                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
928
929         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
930             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
931             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
932
933         return (zio);
934 }
935
936 zio_t *
937 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
938         int type, int priority, enum zio_flag flags,
939         zio_done_func_t *done, void *private)
940 {
941         zio_t *zio;
942
943         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
944
945         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
946             data, size, done, private, type, priority,
947             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
948             vd, offset, NULL,
949             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
950
951         return (zio);
952 }
953
954 void
955 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
956 {
957         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
958             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
959             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
960 }
961
962 zio_t *
963 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
964 {
965
966         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
967
968         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
969             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_TRIM,
970             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
971 }
972
973 void
974 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
975 {
976         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
977         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
978         ASSERT(size <= zio->io_size);
979
980         /*
981          * We don't shrink for raidz because of problems with the
982          * reconstruction when reading back less than the block size.
983          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
984          */
985         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
986         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
987                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
988 }
989
990 /*
991  * ==========================================================================
992  * Prepare to read and write logical blocks
993  * ==========================================================================
994  */
995
996 static int
997 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
998 {
999         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1000
1001         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1002             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1003             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1004                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1005                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1006
1007                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1008         }
1009
1010         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1011                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1012
1013         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1014                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1015
1016         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1017                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1018
1019         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1020 }
1021
1022 static int
1023 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1024 {
1025         spa_t *spa = zio->io_spa;
1026         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1027         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1028         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1029         uint64_t lsize = zio->io_size;
1030         uint64_t psize = lsize;
1031         int pass = 1;
1032
1033         /*
1034          * If our children haven't all reached the ready stage,
1035          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1036          */
1037         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1038             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1039                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1040
1041         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1042                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1043
1044         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1045
1046         if (zio->io_bp_override) {
1047                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1048                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1049
1050                 *bp = *zio->io_bp_override;
1051                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1052
1053                 /*
1054                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1055                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1056                  * has already occurred.
1057                  */
1058                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1059                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1060                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1061                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1062                 }
1063
1064                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1065
1066                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1067                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1068
1069                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1070                     zp->zp_dedup_verify);
1071
1072                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1073                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1074                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1075                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1076                 }
1077                 zio->io_bp_override = NULL;
1078                 BP_ZERO(bp);
1079         }
1080
1081         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1082                 /*
1083                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1084                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1085                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1086                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1087                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1088                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1089                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1090                  */
1091                 pass = spa_sync_pass(spa);
1092
1093                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1094                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1095                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1096
1097                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1098                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1099
1100                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1101                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1102                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1103         }
1104
1105         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1106                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1107                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1108                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1109                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1110                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1111                 } else {
1112                         ASSERT(psize < lsize);
1113                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1114                 }
1115         }
1116
1117         /*
1118          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1119          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1120          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1121          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1122          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1123          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1124          */
1125         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1126             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1127                 ASSERT(psize != 0);
1128                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1129                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1130                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1131         } else {
1132                 BP_ZERO(bp);
1133                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1134         }
1135
1136         if (psize == 0) {
1137                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1138         } else {
1139                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1140                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1141                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1142                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1143                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1144                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1145                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1146                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1147                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1148                 if (zp->zp_dedup) {
1149                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1150                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1151                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1152                 }
1153                 if (zp->zp_nopwrite) {
1154                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1155                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1156                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1157                 }
1158         }
1159
1160         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1161 }
1162
1163 static int
1164 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1165 {
1166         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1167
1168         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1169                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1170                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1171         }
1172
1173         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1174 }
1175
1176 /*
1177  * ==========================================================================
1178  * Execute the I/O pipeline
1179  * ==========================================================================
1180  */
1181
1182 static void
1183 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
1184 {
1185         spa_t *spa = zio->io_spa;
1186         zio_type_t t = zio->io_type;
1187         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1188
1189         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1190
1191         /*
1192          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1193          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1194          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1195          */
1196         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1197                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1198
1199         /*
1200          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1201          */
1202         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1203                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1204
1205         /*
1206          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
1207          */
1208         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1209             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
1210                 q++;
1211
1212         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1213
1214         /*
1215          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1216          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1217          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1218          */
1219 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1220         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1221 #else
1222         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1223 #endif
1224         taskq_dispatch_ent(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1225             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_tqent);
1226 }
1227
1228 static boolean_t
1229 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
1230 {
1231         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1232         spa_t *spa = zio->io_spa;
1233
1234         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
1235                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
1236                         return (B_TRUE);
1237
1238         return (B_FALSE);
1239 }
1240
1241 static int
1242 zio_issue_async(zio_t *zio)
1243 {
1244         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1245
1246         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1247 }
1248
1249 void
1250 zio_interrupt(zio_t *zio)
1251 {
1252         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1253 }
1254
1255 /*
1256  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1257  *
1258  *      (1) the I/O completes
1259  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1260  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1261  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1262  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1263  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1264  *
1265  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1266  * burns a thread in cv_wait().
1267  *
1268  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1269  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1270  */
1271 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1272
1273 void
1274 zio_execute(zio_t *zio)
1275 {
1276         zio->io_executor = curthread;
1277
1278         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1279                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1280                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1281                 int rv;
1282
1283                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1284                 ASSERT(ISP2(stage));
1285                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1286
1287                 do {
1288                         stage <<= 1;
1289                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1290
1291                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1292
1293                 /*
1294                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1295                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1296                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1297                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1298                  *
1299                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1300                  * be sent to disk promptly.
1301                  */
1302                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1303                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1304                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1305                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1306                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1307                         return;
1308                 }
1309
1310                 zio->io_stage = stage;
1311                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1312
1313                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1314                         return;
1315
1316                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1317         }
1318 }
1319
1320 /*
1321  * ==========================================================================
1322  * Initiate I/O, either sync or async
1323  * ==========================================================================
1324  */
1325 int
1326 zio_wait(zio_t *zio)
1327 {
1328         int error;
1329
1330         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1331         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1332
1333         zio->io_waiter = curthread;
1334
1335         zio_execute(zio);
1336
1337         mutex_enter(&zio->io_lock);
1338         while (zio->io_executor != NULL)
1339                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1340         mutex_exit(&zio->io_lock);
1341
1342         error = zio->io_error;
1343         zio_destroy(zio);
1344
1345         return (error);
1346 }
1347
1348 void
1349 zio_nowait(zio_t *zio)
1350 {
1351         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1352
1353         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1354             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1355                 /*
1356                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1357                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1358                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1359                  */
1360                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1361
1362                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1363         }
1364
1365         zio_execute(zio);
1366 }
1367
1368 /*
1369  * ==========================================================================
1370  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1371  * ==========================================================================
1372  */
1373
1374 static void
1375 zio_reexecute(zio_t *pio)
1376 {
1377         zio_t *cio, *cio_next;
1378
1379         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1380         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1381         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1382         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1383
1384         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1385         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1386         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1387         pio->io_reexecute = 0;
1388         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1389         pio->io_error = 0;
1390         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1391                 pio->io_state[w] = 0;
1392         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1393                 pio->io_child_error[c] = 0;
1394
1395         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1396                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1397
1398         /*
1399          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1400          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1401          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1402          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1403          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1404          */
1405         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1406                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1407                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1408                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1409                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1410                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1411                 zio_reexecute(cio);
1412         }
1413
1414         /*
1415          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1416          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1417          * responsibility of the caller to wait on him.
1418          */
1419         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1420                 zio_execute(pio);
1421 }
1422
1423 void
1424 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1425 {
1426         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1427                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1428                     "failure and the failure mode property for this pool "
1429                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1430
1431         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1432
1433         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1434
1435         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1436                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1437                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1438                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1439
1440         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1441
1442         if (zio != NULL) {
1443                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1444                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1445                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1446                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1447                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1448                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1449         }
1450
1451         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1452 }
1453
1454 int
1455 zio_resume(spa_t *spa)
1456 {
1457         zio_t *pio;
1458
1459         /*
1460          * Reexecute all previously suspended i/o.
1461          */
1462         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1463         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1464         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1465         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1466         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1467         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1468
1469         if (pio == NULL)
1470                 return (0);
1471
1472         zio_reexecute(pio);
1473         return (zio_wait(pio));
1474 }
1475
1476 void
1477 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1478 {
1479         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1480         while (spa_suspended(spa))
1481                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1482         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1483 }
1484
1485 /*
1486  * ==========================================================================
1487  * Gang blocks.
1488  *
1489  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1490  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1491  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1492  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1493  * block from smaller fragments.
1494  *
1495  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1496  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1497  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1498  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1499  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1500  *
1501  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1502  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1503  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1504  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1505  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1506  *
1507  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1508  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1509  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1510  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1511  *
1512  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1513  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1514  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1515  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1516  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1517  * bps for every constituent of the gang block.
1518  *
1519  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1520  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1521  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1522  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1523  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1524  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1525  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1526  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1527  * gang header's blk_cksum as described above.
1528  *
1529  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1530  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1531  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1532  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1533  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1534  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1535  *
1536  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1537  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1538  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1539  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1540  *
1541  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1542  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1543  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1544  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1545  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1546  *
1547  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1548  * ==========================================================================
1549  */
1550
1551 static zio_t *
1552 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1553 {
1554         if (gn != NULL)
1555                 return (pio);
1556
1557         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1558             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1559             &pio->io_bookmark));
1560 }
1561
1562 zio_t *
1563 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1564 {
1565         zio_t *zio;
1566
1567         if (gn != NULL) {
1568                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1569                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1570                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1571                 /*
1572                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1573                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1574                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1575                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1576                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1577                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1578                  * this is just good hygiene.)
1579                  */
1580                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1581                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1582                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1583                 }
1584                 /*
1585                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1586                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1587                  */
1588                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1589                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1590         } else {
1591                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1592                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1593                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1594         }
1595
1596         return (zio);
1597 }
1598
1599 /* ARGSUSED */
1600 zio_t *
1601 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1602 {
1603         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1604             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1605             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1606 }
1607
1608 /* ARGSUSED */
1609 zio_t *
1610 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1611 {
1612         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1613             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1614 }
1615
1616 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1617         NULL,
1618         zio_read_gang,
1619         zio_rewrite_gang,
1620         zio_free_gang,
1621         zio_claim_gang,
1622         NULL
1623 };
1624
1625 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1626
1627 static zio_gang_node_t *
1628 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1629 {
1630         zio_gang_node_t *gn;
1631
1632         ASSERT(*gnpp == NULL);
1633
1634         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1635         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1636         *gnpp = gn;
1637
1638         return (gn);
1639 }
1640
1641 static void
1642 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1643 {
1644         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1645
1646         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1647                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1648
1649         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1650         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1651         *gnpp = NULL;
1652 }
1653
1654 static void
1655 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1656 {
1657         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1658
1659         if (gn == NULL)
1660                 return;
1661
1662         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1663                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1664
1665         zio_gang_node_free(gnpp);
1666 }
1667
1668 static void
1669 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1670 {
1671         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1672
1673         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1674         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1675
1676         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1677             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1678             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1679 }
1680
1681 static void
1682 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1683 {
1684         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1685         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1686         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1687
1688         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1689         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1690
1691         if (zio->io_error)
1692                 return;
1693
1694         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1695                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1696
1697         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1698         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1699         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1700
1701         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1702                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1703                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1704                         continue;
1705                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1706         }
1707 }
1708
1709 static void
1710 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1711 {
1712         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1713         zio_t *zio;
1714
1715         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1716         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1717         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1718
1719         /*
1720          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1721          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1722          */
1723         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1724
1725         if (gn != NULL) {
1726                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1727
1728                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1729                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1730                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1731                                 continue;
1732                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1733                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1734                 }
1735         }
1736
1737         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1738                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1739
1740         if (zio != pio)
1741                 zio_nowait(zio);
1742 }
1743
1744 static int
1745 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1746 {
1747         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1748
1749         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1750         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1751
1752         zio->io_gang_leader = zio;
1753
1754         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1755
1756         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1757 }
1758
1759 static int
1760 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1761 {
1762         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1763
1764         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1765                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1766
1767         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1768         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1769
1770         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1771                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1772         else
1773                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1774
1775         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1776
1777         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1778 }
1779
1780 static void
1781 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1782 {
1783         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1784         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1785         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1786         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1787         uint64_t asize;
1788
1789         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1790                 return;
1791
1792         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1793
1794         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1795         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1796         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1797         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1798         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1799
1800         mutex_enter(&pio->io_lock);
1801         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1802                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1803                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1804                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1805                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1806         }
1807         mutex_exit(&pio->io_lock);
1808 }
1809
1810 static int
1811 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1812 {
1813         spa_t *spa = pio->io_spa;
1814         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1815         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1816         zio_t *zio;
1817         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1818         zio_gbh_phys_t *gbh;
1819         uint64_t txg = pio->io_txg;
1820         uint64_t resid = pio->io_size;
1821         uint64_t lsize;
1822         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1823         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1824         zio_prop_t zp;
1825         int error;
1826
1827         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1828             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1829             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1830         if (error) {
1831                 pio->io_error = error;
1832                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1833         }
1834
1835         if (pio == gio) {
1836                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1837         } else {
1838                 gnpp = pio->io_private;
1839                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1840         }
1841
1842         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1843         gbh = gn->gn_gbh;
1844         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1845
1846         /*
1847          * Create the gang header.
1848          */
1849         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1850             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1851
1852         /*
1853          * Create and nowait the gang children.
1854          */
1855         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1856                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1857                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1858                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1859
1860                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1861                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1862                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1863                 zp.zp_level = 0;
1864                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1865                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1866                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1867                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1868
1869                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1870                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1871                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1872                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1873                     &pio->io_bookmark));
1874         }
1875
1876         /*
1877          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1878          */
1879         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1880
1881         zio_nowait(zio);
1882
1883         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1884 }
1885
1886 /*
1887  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1888  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1889  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1890  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1891  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1892  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1893  */
1894 static int
1895 zio_nop_write(zio_t *zio)
1896 {
1897         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1898         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1899         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1900
1901         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1902         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1903         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1904         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1905         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1906         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1907
1908         /*
1909          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1910          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1911          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1912          * allocate a new bp.
1913          */
1914         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1915             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1916             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1917             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1918             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1919             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1920                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1921
1922         /*
1923          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1924          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1925          */
1926         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1927                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1928                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1929                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1930                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1931                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1932                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1933
1934                 *bp = *bp_orig;
1935                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1936                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1937         }
1938
1939         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1940 }
1941
1942 /*
1943  * ==========================================================================
1944  * Dedup
1945  * ==========================================================================
1946  */
1947 static void
1948 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1949 {
1950         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1951         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1952         ddt_phys_t *ddp;
1953         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1954
1955         mutex_enter(&pio->io_lock);
1956         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1957         if (zio->io_error == 0)
1958                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1959         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1960                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1961         else
1962                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1963         mutex_exit(&pio->io_lock);
1964 }
1965
1966 static int
1967 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1968 {
1969         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1970
1971         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1972         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1973         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1974
1975         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1976                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1977                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1978                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1979                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1980                 blkptr_t blk;
1981
1982                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1983                 zio->io_vsd = dde;
1984
1985                 if (ddp_self == NULL)
1986                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1987
1988                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1989                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1990                                 continue;
1991                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1992                             &blk);
1993                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1994                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1995                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1996                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1997                             &zio->io_bookmark));
1998                 }
1999                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2000         }
2001
2002         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2003             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2004             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2005
2006         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2007 }
2008
2009 static int
2010 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2011 {
2012         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2013
2014         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2015                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2016
2017         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2018         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2019         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2020
2021         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2022                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2023                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2024                 if (ddt == NULL) {
2025                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2026                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2027                 }
2028                 if (dde == NULL) {
2029                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2030                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2031                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2032                 }
2033                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2034                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2035                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2036                 }
2037                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2038                 zio->io_vsd = NULL;
2039         }
2040
2041         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2042
2043         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2044 }
2045
2046 static boolean_t
2047 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2048 {
2049         spa_t *spa = zio->io_spa;
2050
2051         /*
2052          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2053          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2054          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2055          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2056          */
2057         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2058                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2059
2060                 if (lio != NULL) {
2061                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2062                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2063                             zio->io_orig_size) != 0);
2064                 }
2065         }
2066
2067         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2068                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2069
2070                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2071                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2072                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2073                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2074                         int error;
2075
2076                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2077
2078                         ddt_exit(ddt);
2079
2080                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2081                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2082                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2083                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2084
2085                         if (error == 0) {
2086                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2087                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2088                                     zio->io_orig_size) != 0)
2089                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2090                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2091                         }
2092
2093                         ddt_enter(ddt);
2094                         return (error != 0);
2095                 }
2096         }
2097
2098         return (B_FALSE);
2099 }
2100
2101 static void
2102 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2103 {
2104         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2105         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2106         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2107         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2108         zio_t *pio;
2109
2110         if (zio->io_error)
2111                 return;
2112
2113         ddt_enter(ddt);
2114
2115         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2116
2117         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2118
2119         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2120                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2121
2122         ddt_exit(ddt);
2123 }
2124
2125 static void
2126 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2127 {
2128         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2129         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2130         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2131         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2132
2133         ddt_enter(ddt);
2134
2135         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2136         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2137         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2138
2139         if (zio->io_error == 0) {
2140                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2141                         ddt_phys_addref(ddp);
2142         } else {
2143                 ddt_phys_clear(ddp);
2144         }
2145
2146         ddt_exit(ddt);
2147 }
2148
2149 static void
2150 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2151 {
2152         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2153         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2154         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2155         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2156         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2157         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2158         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2159
2160         ddt_enter(ddt);
2161
2162         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2163         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2164         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2165
2166         if (zio->io_error == 0) {
2167                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2168                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2169                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2170                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2171                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2172                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2173         }
2174
2175         ddt_exit(ddt);
2176 }
2177
2178 static int
2179 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2180 {
2181         spa_t *spa = zio->io_spa;
2182         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2183         uint64_t txg = zio->io_txg;
2184         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2185         int p = zp->zp_copies;
2186         int ditto_copies;
2187         zio_t *cio = NULL;
2188         zio_t *dio = NULL;
2189         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2190         ddt_entry_t *dde;
2191         ddt_phys_t *ddp;
2192
2193         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2194         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2195         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2196
2197         ddt_enter(ddt);
2198         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2199         ddp = &dde->dde_phys[p];
2200
2201         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2202                 /*
2203                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2204                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2205                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2206                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2207                  */
2208                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2209                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2210                         zio_pop_transforms(zio);
2211                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2212                         BP_ZERO(bp);
2213                 } else {
2214                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2215                 }
2216                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2217                 ddt_exit(ddt);
2218                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2219         }
2220
2221         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2222         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2223
2224         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2225             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2226                 zio_prop_t czp = *zp;
2227
2228                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2229
2230                 /*
2231                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2232                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2233                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2234                  * This is safe, because using the override bp is just an
2235                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2236                  */
2237                 if (zio->io_bp_override) {
2238                         zio_pop_transforms(zio);
2239                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2240                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2241                         zio->io_bp_override = NULL;
2242                         BP_ZERO(bp);
2243                         ddt_exit(ddt);
2244                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2245                 }
2246
2247                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2248                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2249                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2250                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2251
2252                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2253                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2254         }
2255
2256         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2257                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2258                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2259                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2260                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2261                 else
2262                         ddt_phys_addref(ddp);
2263         } else if (zio->io_bp_override) {
2264                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2265                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2266                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2267                 ddt_phys_addref(ddp);
2268         } else {
2269                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2270                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2271                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2272                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2273
2274                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2275                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2276         }
2277
2278         ddt_exit(ddt);
2279
2280         if (cio)
2281                 zio_nowait(cio);
2282         if (dio)
2283                 zio_nowait(dio);
2284
2285         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2286 }
2287
2288 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2289
2290 static int
2291 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2292 {
2293         spa_t *spa = zio->io_spa;
2294         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2295         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2296         ddt_entry_t *dde;
2297         ddt_phys_t *ddp;
2298
2299         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2300         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2301
2302         ddt_enter(ddt);
2303         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2304         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2305         ddt_phys_decref(ddp);
2306         ddt_exit(ddt);
2307
2308         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2309 }
2310
2311 /*
2312  * ==========================================================================
2313  * Allocate and free blocks
2314  * ==========================================================================
2315  */
2316 static int
2317 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2318 {
2319         spa_t *spa = zio->io_spa;
2320         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2321         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2322         int error;
2323         int flags = 0;
2324
2325         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2326                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2327                 zio->io_gang_leader = zio;
2328         }
2329
2330         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2331         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2332         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2333         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2334         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2335
2336         /*
2337          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2338          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2339          * the "fast" gang feature.
2340          */
2341         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2342         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2343             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2344         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2345             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2346
2347         if (error) {
2348                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2349                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2350                     error);
2351                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2352                         return (zio_write_gang_block(zio));
2353                 zio->io_error = error;
2354         }
2355
2356         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2357 }
2358
2359 static int
2360 zio_dva_free(zio_t *zio)
2361 {
2362         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2363
2364         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2365 }
2366
2367 static int
2368 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2369 {
2370         int error;
2371
2372         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2373         if (error)
2374                 zio->io_error = error;
2375
2376         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2377 }
2378
2379 /*
2380  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2381  * and we want to give back the block we just allocated.
2382  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2383  */
2384 static void
2385 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2386 {
2387         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2388         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2389
2390         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2391                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2392
2393         if (gn != NULL) {
2394                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2395                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2396                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2397                 }
2398         }
2399 }
2400
2401 /*
2402  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2403  */
2404 int
2405 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2406     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2407 {
2408         int error = 1;
2409
2410         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2411
2412         /*
2413          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2414          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2415          * when allocating them.
2416          */
2417         if (use_slog) {
2418                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2419                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2420                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2421         }
2422
2423         if (error) {
2424                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2425                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2426                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2427         }
2428
2429         if (error == 0) {
2430                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2431                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2432                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2433                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2434                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2435                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2436                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2437                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2438                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2439                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2440         }
2441
2442         return (error);
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Free an intent log block.
2447  */
2448 void
2449 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2450 {
2451         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2452         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2453
2454         zio_free(spa, txg, bp);
2455 }
2456
2457 /*
2458  * ==========================================================================
2459  * Read, write and delete to physical devices
2460  * ==========================================================================
2461  */
2462 static int
2463 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2464 {
2465         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2466         uint64_t align;
2467         spa_t *spa = zio->io_spa;
2468
2469         ASSERT(zio->io_error == 0);
2470         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2471
2472         if (vd == NULL) {
2473                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2474                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2475
2476                 /*
2477                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2478                  */
2479                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2480         }
2481
2482         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2483                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2484                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2485         }
2486
2487         /*
2488          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2489          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2490          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2491          * characteristics:
2492          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2493          *      - any reads of user data
2494          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2495          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2496          */
2497         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2498             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2499             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2500             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2501                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2502                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2503                 if (old != new)
2504                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2505         }
2506
2507         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2508
2509         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2510                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2511                 char *abuf = NULL;
2512                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2513                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2514                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2515                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2516                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2517                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2518                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2519                 }
2520                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2521                     zio_subblock);
2522         }
2523
2524         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2525         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2526         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2527
2528         /*
2529          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2530          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2531          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2532          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2533          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2534          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2535          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2536          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2537          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2538          * The same logic applies to any form of nested replication:
2539          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2540          */
2541         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2542             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2543             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2544             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2545                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2546                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2547                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2548         }
2549
2550         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2551             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2552
2553                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2554                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2555
2556                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2557                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2558
2559                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2560                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2561                         zio_interrupt(zio);
2562                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2563                 }
2564         }
2565
2566         /*
2567          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2568          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2569          * only repair blocks that aren't freed.
2570          */
2571         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2572             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2573                 if (!trim_map_write_start(zio))
2574                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2575         }
2576
2577         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2578 }
2579
2580 static int
2581 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2582 {
2583         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2584         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2585         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2586
2587         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2588                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2589
2590         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2591             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2592
2593         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2594             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2595
2596                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2597                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2598                         trim_map_write_done(zio);
2599
2600                 vdev_queue_io_done(zio);
2601
2602                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2603                         vdev_cache_write(zio);
2604
2605                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2606                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2607                             zio, EIO);
2608
2609                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2610                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2611
2612                 if (zio->io_error) {
2613                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2614                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2615                         } else {
2616                                 unexpected_error = B_TRUE;
2617                         }
2618                 }
2619         }
2620
2621         ops->vdev_op_io_done(zio);
2622
2623         if (unexpected_error)
2624                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2625
2626         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2627 }
2628
2629 /*
2630  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2631  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2632  */
2633 static void
2634 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2635     const void *good_buf)
2636 {
2637         /* no processing needed */
2638         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2639 }
2640
2641 /*ARGSUSED*/
2642 void
2643 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2644 {
2645         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2646
2647         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2648
2649         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2650         zcr->zcr_cbdata = buf;
2651         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2652         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2653 }
2654
2655 static int
2656 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2657 {
2658         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2659
2660         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2661                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2662
2663         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2664                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2665
2666         if (zio->io_vsd != NULL) {
2667                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2668                 zio->io_vsd = NULL;
2669         }
2670
2671         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2672                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2673
2674         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2675                 switch (zio->io_error) {
2676                 case 0:
2677                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2678                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2679                         break;
2680                 case EOPNOTSUPP:
2681                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2682                         break;
2683                 default:
2684                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2685                         break;
2686                 }
2687
2688         /*
2689          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2690          *
2691          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2692          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2693          */
2694         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2695             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2696                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2697                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2698                 zio->io_error = 0;
2699                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2700                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2701                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2702                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2703                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2704                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2705         }
2706
2707         /*
2708          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2709          * if the device is not accessible at all.
2710          */
2711         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2712             !vdev_accessible(vd, zio))
2713                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2714
2715         /*
2716          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2717          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2718          */
2719         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2720             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2721                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2722         }
2723
2724         if (zio->io_error)
2725                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2726
2727         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2728 }
2729
2730 void
2731 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2732 {
2733         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2734         ASSERT(zio->io_error == 0);
2735
2736         zio->io_stage >>= 1;
2737 }
2738
2739 void
2740 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2741 {
2742         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2743
2744         zio->io_stage >>= 1;
2745 }
2746
2747 void
2748 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2749 {
2750         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2751         ASSERT(zio->io_error == 0);
2752
2753         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2754         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2755 }
2756
2757 /*
2758  * ==========================================================================
2759  * Generate and verify checksums
2760  * ==========================================================================
2761  */
2762 static int
2763 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2764 {
2765         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2766         enum zio_checksum checksum;
2767
2768         if (bp == NULL) {
2769                 /*
2770                  * This is zio_write_phys().
2771                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2772                  */
2773                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2774
2775                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2776                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2777
2778                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2779         } else {
2780                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2781                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2782                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2783                 } else {
2784                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2785                 }
2786         }
2787
2788         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2789
2790         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2791 }
2792
2793 static int
2794 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2795 {
2796         zio_bad_cksum_t info;
2797         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2798         int error;
2799
2800         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2801
2802         if (bp == NULL) {
2803                 /*
2804                  * This is zio_read_phys().
2805                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2806                  */
2807                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2808                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2809
2810                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2811         }
2812
2813         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2814                 zio->io_error = error;
2815                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2816                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2817                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2818                             zio->io_size, NULL, &info);
2819                 }
2820         }
2821
2822         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2823 }
2824
2825 /*
2826  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2827  */
2828 void
2829 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2830 {
2831         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2832 }
2833
2834 /*
2835  * ==========================================================================
2836  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2837  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2838  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2839  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2840  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2841  * ==========================================================================
2842  */
2843 int
2844 zio_worst_error(int e1, int e2)
2845 {
2846         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2847         int r1, r2;
2848
2849         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2850                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2851                         break;
2852
2853         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2854                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2855                         break;
2856
2857         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2858 }
2859
2860 /*
2861  * ==========================================================================
2862  * I/O completion
2863  * ==========================================================================
2864  */
2865 static int
2866 zio_ready(zio_t *zio)
2867 {
2868         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2869         zio_t *pio, *pio_next;
2870
2871         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2872             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2873                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2874
2875         if (zio->io_ready) {
2876                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2877                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2878                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2879                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2880
2881                 zio->io_ready(zio);
2882         }
2883
2884         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2885                 zio->io_bp_copy = *bp;
2886
2887         if (zio->io_error)
2888                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2889
2890         mutex_enter(&zio->io_lock);
2891         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2892         pio = zio_walk_parents(zio);
2893         mutex_exit(&zio->io_lock);
2894
2895         /*
2896          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2897          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2898          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2899          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2900          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2901          */
2902         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2903                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2904                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2905         }
2906
2907         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2908                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2909                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2910                 } else {
2911                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2912                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2913                 }
2914         }
2915
2916         if (zio_injection_enabled &&
2917             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2918                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2919
2920         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2921 }
2922
2923 static int
2924 zio_done(zio_t *zio)
2925 {
2926         spa_t *spa = zio->io_spa;
2927         zio_t *lio = zio->io_logical;
2928         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2929         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2930         uint64_t psize = zio->io_size;
2931         zio_t *pio, *pio_next;
2932
2933         /*
2934          * If our children haven't all completed,
2935          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2936          */
2937         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2938             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2939             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2940             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2941                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2942
2943         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2944                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2945                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2946
2947         if (bp != NULL) {
2948                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2949                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2950                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2951                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2952                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2953                     zio->io_bp_override == NULL &&
2954                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2955                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2956                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2957                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2958                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2959                 }
2960                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2961                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2962         }
2963
2964         /*
2965          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2966          */
2967         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2968         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2969         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2970
2971         /*
2972          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2973          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2974          */
2975         if (zio->io_error == 0) {
2976                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2977                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2978                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2979                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2980                         char *abuf = zio->io_data;
2981
2982                         if (asize != psize) {
2983                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2984                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2985                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2986                         }
2987
2988                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2989                         zcr->zcr_next = NULL;
2990                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2991                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2992
2993                         if (asize != psize)
2994                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2995                 }
2996         }
2997
2998         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2999
3000         vdev_stat_update(zio, psize);
3001
3002         if (zio->io_error) {
3003                 /*
3004                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3005                  * generate an error message describing the I/O failure
3006                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3007                  * device is currently unavailable.
3008                  */
3009                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3010                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3011
3012                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3013                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3014                     zio == lio) {
3015                         /*
3016                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3017                          * error and generate a logical data ereport.
3018                          */
3019                         spa_log_error(spa, zio);
3020                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3021                             0, 0);
3022                 }
3023         }
3024
3025         if (zio->io_error && zio == lio) {
3026                 /*
3027                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3028                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3029                  */
3030                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3031                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3032
3033                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3034                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3035                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3036                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3037                         else
3038                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3039                 }
3040
3041                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3042                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3043                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3044                     zio->io_error == ENXIO &&
3045                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3046                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3047                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3048
3049                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3050                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3051
3052                 /*
3053                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3054                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3055                  * based on checksums.  It also might be a good place
3056                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3057                  * processing.
3058                  */
3059         }
3060
3061         /*
3062          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3063          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3064          * errors with errors that happened to the zio itself when
3065          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3066          */
3067         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3068
3069         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3070             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3071             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3072                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3073
3074         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3075
3076         /*
3077          * Godfather I/Os should never suspend.
3078          */
3079         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3080             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3081                 zio->io_reexecute = 0;
3082
3083         if (zio->io_reexecute) {
3084                 /*
3085                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3086                  *
3087                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3088                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3089                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3090                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3091                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3092                  *
3093                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3094                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3095                  * parents not executing until children are ready.
3096                  */
3097                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3098
3099                 zio->io_gang_leader = NULL;
3100
3101                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3102                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3103                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3104
3105                 /*
3106                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3107                  * not a true parent to them. It will track them through
3108                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3109                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3110                  * I/O to return status without blocking.
3111                  */
3112                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3113                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3114                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3115
3116                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3117                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3118                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3119                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3120                         }
3121                 }
3122
3123                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3124                         /*
3125                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3126                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3127                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3128                          */
3129                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3130                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3131                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3132                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3133                         /*
3134                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3135                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3136                          */
3137                         zio_suspend(spa, zio);
3138                 } else {
3139                         /*
3140                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3141                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3142                          */
3143 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3144                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3145 #else
3146                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3147 #endif
3148                         (void) taskq_dispatch_ent(
3149                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3150                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
3151                             &zio->io_tqent);
3152                 }
3153                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3154         }
3155
3156         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3157         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3158         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3159
3160         /*
3161          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3162          */
3163         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3164                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3165                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3166                 zcr->zcr_next = NULL;
3167                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3168                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3169         }
3170
3171         /*
3172          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3173          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3174          * such, cannot acquire any new parents.
3175          */
3176         if (zio->io_done)
3177                 zio->io_done(zio);
3178
3179         mutex_enter(&zio->io_lock);
3180         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3181         mutex_exit(&zio->io_lock);
3182
3183         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3184                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3185                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3186                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3187                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3188         }
3189
3190         if (zio->io_waiter != NULL) {
3191                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3192                 zio->io_executor = NULL;
3193                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3194                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3195         } else {
3196                 zio_destroy(zio);
3197         }
3198
3199         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3200 }
3201
3202 /*
3203  * ==========================================================================
3204  * I/O pipeline definition
3205  * ==========================================================================
3206  */
3207 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3208         NULL,
3209         zio_read_bp_init,
3210         zio_free_bp_init,
3211         zio_issue_async,
3212         zio_write_bp_init,
3213         zio_checksum_generate,
3214         zio_nop_write,
3215         zio_ddt_read_start,
3216         zio_ddt_read_done,
3217         zio_ddt_write,
3218         zio_ddt_free,
3219         zio_gang_assemble,
3220         zio_gang_issue,
3221         zio_dva_allocate,
3222         zio_dva_free,
3223         zio_dva_claim,
3224         zio_ready,
3225         zio_vdev_io_start,
3226         zio_vdev_io_done,
3227         zio_vdev_io_assess,
3228         zio_checksum_verify,
3229         zio_done
3230 };
3231
3232 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3233 boolean_t
3234 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3235     const zbookmark_t *zb2)
3236 {
3237         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3238
3239         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3240         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3241
3242         /*
3243          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3244          * everything else.
3245          */
3246         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3247                 return (B_TRUE);
3248
3249         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3250         if (dnp == NULL)
3251                 return (B_FALSE);
3252
3253         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3254             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3255
3256         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3257             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3258
3259         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3260                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3261                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3262                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3263         }
3264
3265         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3266                 return (B_TRUE);
3267         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3268                 return (B_FALSE);
3269         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3270                 return (B_FALSE);
3271         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3272 }