]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r336950: 9290 device removal reduces redundancy of mirrors
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2018 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/dsl_scan.h>
45 #include <sys/metaslab_impl.h>
46 #include <sys/abd.h>
47 #include <sys/cityhash.h>
48
49 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
50 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
51 #if defined(__amd64__)
52 static int zio_use_uma = 1;
53 #else
54 static int zio_use_uma = 0;
55 #endif
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
57     "Use uma(9) for ZIO allocations");
58 static int zio_exclude_metadata = 0;
59 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
60     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
61
62 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
63         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
65         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of successful TRIM requests" },
67         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
69         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
70           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
71 };
72
73 static kstat_t *zio_trim_ksp;
74
75 /*
76  * ==========================================================================
77  * I/O type descriptions
78  * ==========================================================================
79  */
80 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
81         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
82         "zio_ioctl"
83 };
84
85 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
86 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
87     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
88
89 /*
90  * ==========================================================================
91  * I/O kmem caches
92  * ==========================================================================
93  */
94 kmem_cache_t *zio_cache;
95 kmem_cache_t *zio_link_cache;
96 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
97 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
98
99 #ifdef _KERNEL
100 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
101 #endif
102
103 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
104 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
105
106 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
107         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
108 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
109 /*
110  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
111  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
112  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
113  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
114  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
115  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
116  * enough analysis has been done to determine optimal values.
117  *
118  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
119  * regular blocks are not deferred.
120  */
121 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
122 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
123     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
124 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
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 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
129     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
130
131 /*
132  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
133  * stage set or will have it later in its lifetime.
134  */
135 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
136
137 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
138
139 #ifdef illumos
140 #ifdef ZFS_DEBUG
141 int zio_buf_debug_limit = 16384;
142 #else
143 int zio_buf_debug_limit = 0;
144 #endif
145 #endif
146
147 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
148
149 void
150 zio_init(void)
151 {
152         size_t c;
153         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
154             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
155         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
156             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
157         if (!zio_use_uma)
158                 goto out;
159
160         /*
161          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
162          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
163          * for each quarter-power of 2.
164          */
165         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
166                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
167                 size_t p2 = size;
168                 size_t align = 0;
169                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
170
171                 while (!ISP2(p2))
172                         p2 &= p2 - 1;
173
174 #ifdef illumos
175 #ifndef _KERNEL
176                 /*
177                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
178                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
179                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
180                  * page with a watched buffer.
181                  */
182                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
183                         continue;
184 #endif
185 #endif /* illumos */
186                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
187                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
188                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
189                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
190                 }
191
192                 if (align != 0) {
193                         char name[36];
194                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
195                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
196                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
197
198                         /*
199                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
200                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
201                          * stored with the buffers.
202                          */
203                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
204                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
205                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
206                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
207                 }
208         }
209
210         while (--c != 0) {
211                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
212                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
213                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
214
215                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
216                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
217                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
218         }
219 out:
220
221         zio_inject_init();
222
223         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
224             KSTAT_TYPE_NAMED,
225             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
226             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
227
228         if (zio_trim_ksp != NULL) {
229                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
230                 kstat_install(zio_trim_ksp);
231         }
232 }
233
234 void
235 zio_fini(void)
236 {
237         size_t c;
238         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
239         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
240
241         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
242                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
243                         last_cache = zio_buf_cache[c];
244                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
245                 }
246                 zio_buf_cache[c] = NULL;
247
248                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
249                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
250                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
251                 }
252                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
253         }
254
255         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
256         kmem_cache_destroy(zio_cache);
257
258         zio_inject_fini();
259
260         if (zio_trim_ksp != NULL) {
261                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
262                 zio_trim_ksp = NULL;
263         }
264 }
265
266 /*
267  * ==========================================================================
268  * Allocate and free I/O buffers
269  * ==========================================================================
270  */
271
272 /*
273  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
274  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
275  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
276  * excess / transient data in-core during a crashdump.
277  */
278 void *
279 zio_buf_alloc(size_t size)
280 {
281         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
282         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
283
284         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
285
286         if (zio_use_uma)
287                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
288         else
289                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
290 }
291
292 /*
293  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
294  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
295  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
296  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
297  */
298 void *
299 zio_data_buf_alloc(size_t size)
300 {
301         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
302
303         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
304
305         if (zio_use_uma)
306                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
307         else
308                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
309 }
310
311 void
312 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
313 {
314         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
315
316         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
317
318         if (zio_use_uma)
319                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
320         else
321                 kmem_free(buf, size);
322 }
323
324 void
325 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
326 {
327         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
328
329         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
330
331         if (zio_use_uma)
332                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
333         else
334                 kmem_free(buf, size);
335 }
336
337 /*
338  * ==========================================================================
339  * Push and pop I/O transform buffers
340  * ==========================================================================
341  */
342 void
343 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
344     zio_transform_func_t *transform)
345 {
346         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
347
348         /*
349          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
350          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
351          */
352 #ifdef illumos
353         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
354 #else
355         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
356             abd_is_linear(data));
357 #endif
358
359         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
360         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
361         zt->zt_bufsize = bufsize;
362         zt->zt_transform = transform;
363
364         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
365         zio->io_transform_stack = zt;
366
367         zio->io_abd = data;
368         zio->io_size = size;
369 }
370
371 void
372 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
373 {
374         zio_transform_t *zt;
375
376         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
377                 if (zt->zt_transform != NULL)
378                         zt->zt_transform(zio,
379                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
380
381                 if (zt->zt_bufsize != 0)
382                         abd_free(zio->io_abd);
383
384                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
385                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
386                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
387
388                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
389         }
390 }
391
392 /*
393  * ==========================================================================
394  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
395  * ==========================================================================
396  */
397 static void
398 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
399 {
400         ASSERT(zio->io_size > size);
401
402         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
403                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
404 }
405
406 static void
407 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
408 {
409         if (zio->io_error == 0) {
410                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
411                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
412                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
413                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
414
415                 if (ret != 0)
416                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
417         }
418 }
419
420 /*
421  * ==========================================================================
422  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
423  * ==========================================================================
424  */
425 zio_t *
426 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
427 {
428         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
429
430         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
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, zio_link_t **zl)
440 {
441         list_t *cl = &pio->io_child_list;
442
443         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
444
445         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
446         if (*zl == NULL)
447                 return (NULL);
448
449         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
450         return ((*zl)->zl_child);
451 }
452
453 zio_t *
454 zio_unique_parent(zio_t *cio)
455 {
456         zio_link_t *zl = NULL;
457         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
458
459         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, 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         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
475
476         zl->zl_parent = pio;
477         zl->zl_child = cio;
478
479         mutex_enter(&pio->io_lock);
480         mutex_enter(&cio->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(&cio->io_lock);
494         mutex_exit(&pio->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(&pio->io_lock);
504         mutex_enter(&cio->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(&cio->io_lock);
513         mutex_exit(&pio->io_lock);
514         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
515 }
516
517 static boolean_t
518 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
519 {
520         boolean_t waiting = B_FALSE;
521
522         mutex_enter(&zio->io_lock);
523         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
524         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
525                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
526                         continue;
527
528                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
529                 if (*countp != 0) {
530                         zio->io_stage >>= 1;
531                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
532                         zio->io_stall = countp;
533                         waiting = B_TRUE;
534                         break;
535                 }
536         }
537         mutex_exit(&zio->io_lock);
538         return (waiting);
539 }
540
541 static void
542 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
543 {
544         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
545         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
546
547         mutex_enter(&pio->io_lock);
548         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
549                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
550         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
551         ASSERT3U(*countp, >, 0);
552
553         (*countp)--;
554
555         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
556                 zio_taskq_type_t type =
557                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
558                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
559                 pio->io_stall = NULL;
560                 mutex_exit(&pio->io_lock);
561                 /*
562                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
563                  * the child can continue to make progress. This also
564                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
565                  * parent-child relationships.
566                  */
567                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
568         } else {
569                 mutex_exit(&pio->io_lock);
570         }
571 }
572
573 static void
574 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
575 {
576         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
577                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
578 }
579
580 int
581 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
582 {
583         const zio_t *z1 = x1;
584         const zio_t *z2 = x2;
585
586         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
587                 return (-1);
588         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
589                 return (1);
590
591         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
592                 return (-1);
593         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
594                 return (1);
595
596         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
597                 return (-1);
598         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
599                 return (1);
600
601         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
602                 return (-1);
603         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
604                 return (1);
605
606         if (z1 < z2)
607                 return (-1);
608         if (z1 > z2)
609                 return (1);
610
611         return (0);
612 }
613
614 /*
615  * ==========================================================================
616  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
617  * ==========================================================================
618  */
619 static zio_t *
620 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
621     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
622     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
623     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
624     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
625 {
626         zio_t *zio;
627
628         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
629         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
630         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
631
632         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
633         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
634         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
635
636         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
637
638         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
639         bzero(zio, sizeof (zio_t));
640
641         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
642         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
643
644         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
645             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
646         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
647             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
648         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
649
650         if (vd != NULL)
651                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
652         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
653                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
654         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
655                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
656         else
657                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
658
659         if (bp != NULL) {
660                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
661                 zio->io_bp_copy = *bp;
662                 zio->io_bp_orig = *bp;
663                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
664                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
665                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
666                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
667                         zio->io_logical = zio;
668                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
669                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
670         }
671
672         zio->io_spa = spa;
673         zio->io_txg = txg;
674         zio->io_done = done;
675         zio->io_private = private;
676         zio->io_type = type;
677         zio->io_priority = priority;
678         zio->io_vd = vd;
679         zio->io_offset = offset;
680         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
681         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
682         zio->io_lsize = lsize;
683         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
684         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
685         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
686         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
687
688         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
689         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
690
691         if (zb != NULL)
692                 zio->io_bookmark = *zb;
693
694         if (pio != NULL) {
695                 if (zio->io_logical == NULL)
696                         zio->io_logical = pio->io_logical;
697                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
698                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
699                 zio_add_child(pio, zio);
700         }
701
702         return (zio);
703 }
704
705 static void
706 zio_destroy(zio_t *zio)
707 {
708         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
709         list_destroy(&zio->io_parent_list);
710         list_destroy(&zio->io_child_list);
711         mutex_destroy(&zio->io_lock);
712         cv_destroy(&zio->io_cv);
713         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
714 }
715
716 zio_t *
717 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
718     void *private, enum zio_flag flags)
719 {
720         zio_t *zio;
721
722         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
723             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
724             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
725
726         return (zio);
727 }
728
729 zio_t *
730 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
731 {
732         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
733 }
734
735 void
736 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
737 {
738         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
739                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
740                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
741         }
742         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
743             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
744                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
745                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
746         }
747         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
748             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
749                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
750                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
751         }
752         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
753                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
754                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
755         }
756         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
757                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
758                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
759         }
760
761         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
762                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
763                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
764                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
765                 }
766         }
767
768         /*
769          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
770          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
771          */
772         if (!spa->spa_trust_config)
773                 return;
774
775         /*
776          * Pool-specific checks.
777          *
778          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
779          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
780          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
781          * that are in the log) to be arbitrarily large.
782          */
783         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
784                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
785                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
786                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
787                             "VDEV %llu",
788                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
789                         continue;
790                 }
791                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
792                 if (vd == NULL) {
793                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
794                             "VDEV %llu",
795                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
796                         continue;
797                 }
798                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
799                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
800                             "VDEV %llu",
801                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
802                         continue;
803                 }
804                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
805                         /*
806                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
807                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
808                          * we can't perform any more checks on them.
809                          */
810                         continue;
811                 }
812                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
813                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
814                 if (BP_IS_GANG(bp))
815                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
816                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
817                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
818                             "OFFSET %llu",
819                             bp, i, (longlong_t)offset);
820                 }
821         }
822 }
823
824 boolean_t
825 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
826 {
827         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
828
829         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
830                 return (B_FALSE);
831
832         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
833         if (vd == NULL)
834                 return (B_FALSE);
835
836         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
837                 return (B_FALSE);
838
839         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
840                 return (B_FALSE);
841         }
842
843         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
844         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
845
846         if (BP_IS_GANG(bp))
847                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
848         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
849                 return (B_FALSE);
850
851         return (B_TRUE);
852 }
853
854 zio_t *
855 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
856     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
857     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
858 {
859         zio_t *zio;
860
861         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
862
863         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
864             data, size, size, done, private,
865             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
866             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
867             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
868
869         return (zio);
870 }
871
872 zio_t *
873 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
874     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
875     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
876     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
877     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
878     const zbookmark_phys_t *zb)
879 {
880         zio_t *zio;
881
882         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
883             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
884             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
885             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
886             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
887             zp->zp_level < 32 &&
888             zp->zp_copies > 0 &&
889             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
890
891         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
892             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
893             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
894             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
895
896         zio->io_ready = ready;
897         zio->io_children_ready = children_ready;
898         zio->io_physdone = physdone;
899         zio->io_prop = *zp;
900
901         /*
902          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
903          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
904          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
905          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
906          */
907         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
908                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
909         }
910
911         return (zio);
912 }
913
914 zio_t *
915 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
916     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
917     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
918 {
919         zio_t *zio;
920
921         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
922             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
923             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
924
925         return (zio);
926 }
927
928 void
929 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
930 {
931         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
932         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
933         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
934         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
935
936         /*
937          * We must reset the io_prop to match the values that existed
938          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
939          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
940          */
941         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
942         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
943         zio->io_prop.zp_copies = copies;
944         zio->io_bp_override = bp;
945 }
946
947 void
948 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
949 {
950
951         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
952
953         /*
954          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
955          * process the free here (by ignoring it) rather than
956          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
957          */
958         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
959                 return;
960         metaslab_check_free(spa, bp);
961
962         /*
963          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
964          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
965          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
966          * in-memory list for later processing.
967          */
968         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
969             txg != spa->spa_syncing_txg ||
970             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
971                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
972         } else {
973                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
974                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
975         }
976 }
977
978 zio_t *
979 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
980     uint64_t size, enum zio_flag flags)
981 {
982         zio_t *zio;
983         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
984
985         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
986         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
987         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
988
989         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
990                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
991
992         metaslab_check_free(spa, bp);
993         arc_freed(spa, bp);
994         dsl_scan_freed(spa, bp);
995
996         if (zfs_trim_enabled)
997                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
998                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
999         /*
1000          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1001          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1002          * not tied up.
1003          */
1004         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1005                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1006
1007         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
1008
1009         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
1010             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1011             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1012
1013         return (zio);
1014 }
1015
1016 zio_t *
1017 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1018     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1019 {
1020         zio_t *zio;
1021
1022         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1023
1024         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1025                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1026
1027         /*
1028          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1029          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1030          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1031          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1032          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1033          * so that the SPA knows they're in use.
1034          *
1035          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1036          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1037          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1038          */
1039         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1040             spa_min_claim_txg(spa));
1041         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1042         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1043
1044         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1045             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1046             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1047         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1048
1049         return (zio);
1050 }
1051
1052 zio_t *
1053 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1054     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1055     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1056 {
1057         zio_t *zio;
1058         int c;
1059
1060         if (vd->vdev_children == 0) {
1061                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1062                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1063                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1064
1065                 zio->io_cmd = cmd;
1066         } else {
1067                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1068
1069                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1070                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1071                             offset, size, done, private, priority, flags));
1072         }
1073
1074         return (zio);
1075 }
1076
1077 zio_t *
1078 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1079     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1080     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1081 {
1082         zio_t *zio;
1083
1084         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1085         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1086             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1087         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1088
1089         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1090             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1091             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1092
1093         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1094
1095         return (zio);
1096 }
1097
1098 zio_t *
1099 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1100     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1101     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1102 {
1103         zio_t *zio;
1104
1105         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1106         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1107             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1108         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1109
1110         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1111             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1112             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1113
1114         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1115
1116         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1117                 /*
1118                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1119                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1120                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1121                  * being written to multiple places in parallel.
1122                  */
1123                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1124                 abd_copy(wbuf, data, size);
1125
1126                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1127         }
1128
1129         return (zio);
1130 }
1131
1132 /*
1133  * Create a child I/O to do some work for us.
1134  */
1135 zio_t *
1136 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1137     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1138     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1139 {
1140         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1141         zio_t *zio;
1142
1143         /*
1144          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1145          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1146          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1147          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1148          * (OPTIONAL or REPAIR).
1149          */
1150         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1151             done != NULL);
1152
1153         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1154                 /*
1155                  * If we have the bp, then the child should perform the
1156                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1157                  * detection as close to the leaves as possible and
1158                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1159                  */
1160                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1161                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1162         }
1163
1164         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1165         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1166                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1167
1168         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1169                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1170                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1171         }
1172
1173         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1174
1175         /*
1176          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1177          * even if the original read was.
1178          */
1179         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1180                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1181
1182         /*
1183          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1184          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1185          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1186          * have already processed the original allocating I/O.
1187          */
1188         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1189             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1190                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1191
1192                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1193                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1194                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1195                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1196                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1197                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1198
1199                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1200         }
1201
1202         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1203             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1204             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1205         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1206
1207         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1208         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1209                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1210
1211         return (zio);
1212 }
1213
1214 zio_t *
1215 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1216     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1217     zio_done_func_t *done, void *private)
1218 {
1219         zio_t *zio;
1220
1221         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1222
1223         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1224             data, size, size, done, private, type, priority,
1225             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1226             vd, offset, NULL,
1227             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1228
1229         return (zio);
1230 }
1231
1232 void
1233 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1234 {
1235         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1236             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1237             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1238 }
1239
1240 zio_t *
1241 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1242 {
1243
1244         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1245
1246         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1247             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1248             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1249             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1250 }
1251
1252 void
1253 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1254 {
1255         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1256         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1257         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1258
1259         /*
1260          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1261          * reconstruction when reading back less than the block size.
1262          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1263          */
1264         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1265         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1266                 /* we are not doing a raw write */
1267                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1268                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1269         }
1270 }
1271
1272 /*
1273  * ==========================================================================
1274  * Prepare to read and write logical blocks
1275  * ==========================================================================
1276  */
1277
1278 static int
1279 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1280 {
1281         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1282
1283         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1284
1285         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1286             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1287             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1288                 uint64_t psize =
1289                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1290                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1291                     psize, psize, zio_decompress);
1292         }
1293
1294         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1295                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1296
1297                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1298                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1299                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1300                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1301         } else {
1302                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1303                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1304         }
1305
1306         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1307                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1308
1309         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1310                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1311
1312         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1313                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1314
1315         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1316 }
1317
1318 static int
1319 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1320 {
1321         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1322                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1323
1324         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1325
1326         if (zio->io_bp_override) {
1327                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1328                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1329
1330                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1331                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1332
1333                 *bp = *zio->io_bp_override;
1334                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1335
1336                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1337                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1338
1339                 /*
1340                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1341                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1342                  * has already occurred.
1343                  */
1344                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1345                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1346                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1347                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1348                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1349                 }
1350
1351                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1352
1353                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1354                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1355
1356                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1357                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1358
1359                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1360                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1361                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1362                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1363                 }
1364
1365                 /*
1366                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1367                  * it as a regular write I/O.
1368                  */
1369                 zio->io_bp_override = NULL;
1370                 *bp = zio->io_bp_orig;
1371                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1372         }
1373
1374         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1375 }
1376
1377 static int
1378 zio_write_compress(zio_t *zio)
1379 {
1380         spa_t *spa = zio->io_spa;
1381         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1382         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1383         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1384         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1385         uint64_t psize = zio->io_size;
1386         int pass = 1;
1387
1388         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1389
1390         /*
1391          * If our children haven't all reached the ready stage,
1392          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1393          */
1394         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1395             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1396                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1397         }
1398
1399         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1400                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1401
1402         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1403                 /*
1404                  * Now that all our children are ready, run the callback
1405                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1406                  * data to be written.
1407                  */
1408                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1409                 zio->io_children_ready(zio);
1410         }
1411
1412         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1413         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1414
1415         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1416                 /*
1417                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1418                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1419                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1420                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1421                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1422                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1423                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1424                  */
1425                 pass = spa_sync_pass(spa);
1426
1427                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1428                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1429                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1430
1431                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1432                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1433
1434                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1435                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1436                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1437         }
1438
1439         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1440         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1441                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1442                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1443                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1444                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1445                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1446                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1447                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1448                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1449                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1450                             cbuf, compress, lsize, psize);
1451                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1452                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1453                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1454                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1455                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1456                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1457                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1458                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1459                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1460                 } else {
1461                         /*
1462                          * Round up compressed size up to the ashift
1463                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1464                          * This ensures that the compressed size of the BP
1465                          * (and thus compressratio property) are correct,
1466                          * in that we charge for the padding used to fill out
1467                          * the last sector.
1468                          */
1469                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1470                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1471                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1472                         if (rounded >= lsize) {
1473                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1474                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1475                                 psize = lsize;
1476                         } else {
1477                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1478                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1479                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1480                                 psize = rounded;
1481                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1482                                     psize, lsize, NULL);
1483                         }
1484                 }
1485
1486                 /*
1487                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1488                  * it as a regular write I/O.
1489                  */
1490                 zio->io_bp_override = NULL;
1491                 *bp = zio->io_bp_orig;
1492                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1493         } else {
1494                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1495         }
1496
1497         /*
1498          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1499          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1500          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1501          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1502          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1503          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1504          */
1505         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1506             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1507             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1508                 ASSERT(psize != 0);
1509                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1510                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1511                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1512         } else {
1513                 BP_ZERO(bp);
1514                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1515         }
1516
1517         if (psize == 0) {
1518                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1519                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1520                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1521                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1522                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1523                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1524                 }
1525                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1526         } else {
1527                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1528                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1529                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1530                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1531                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1532                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1533                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1534                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1535                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1536                 if (zp->zp_dedup) {
1537                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1538                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1539                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1540                 }
1541                 if (zp->zp_nopwrite) {
1542                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1543                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1544                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1545                 }
1546         }
1547         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1548 }
1549
1550 static int
1551 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1552 {
1553         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1554
1555         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1556                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1557                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1558         }
1559
1560         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1561
1562         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1563 }
1564
1565 /*
1566  * ==========================================================================
1567  * Execute the I/O pipeline
1568  * ==========================================================================
1569  */
1570
1571 static void
1572 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1573 {
1574         spa_t *spa = zio->io_spa;
1575         zio_type_t t = zio->io_type;
1576         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1577
1578         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1579
1580         /*
1581          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1582          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1583          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1584          */
1585         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1586                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1587
1588         /*
1589          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1590          */
1591         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1592                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1593
1594         /*
1595          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1596          * available.
1597          */
1598         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1599             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1600                 q++;
1601
1602         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1603
1604         /*
1605          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1606          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1607          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1608          */
1609 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1610         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1611 #else
1612         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1613 #endif
1614         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1615             flags, &zio->io_tqent);
1616 }
1617
1618 static boolean_t
1619 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1620 {
1621         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1622         spa_t *spa = zio->io_spa;
1623
1624         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1625                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1626                 uint_t i;
1627                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1628                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1629                                 return (B_TRUE);
1630                 }
1631         }
1632
1633         return (B_FALSE);
1634 }
1635
1636 static int
1637 zio_issue_async(zio_t *zio)
1638 {
1639         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1640
1641         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1642 }
1643
1644 void
1645 zio_interrupt(zio_t *zio)
1646 {
1647         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1648 }
1649
1650 void
1651 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1652 {
1653         /*
1654          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1655          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1656          * functionality has been disabled for userspace builds.
1657          */
1658
1659 #ifdef _KERNEL
1660         /*
1661          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1662          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1663          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1664          */
1665         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1666                 hrtime_t now = gethrtime();
1667
1668                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1669                         /*
1670                          * This IO has already taken longer than the target
1671                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1672                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1673                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1674                          * the target latency being set to a value less than
1675                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1676                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1677                          * IO request).
1678                          */
1679
1680                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1681                             hrtime_t, now);
1682
1683                         zio_interrupt(zio);
1684                 } else {
1685                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1686
1687                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1688                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1689
1690                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1691                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1692                 }
1693
1694                 return;
1695         }
1696 #endif
1697
1698         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1699         zio_interrupt(zio);
1700 }
1701
1702 /*
1703  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1704  *
1705  *      (1) the I/O completes
1706  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1707  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1708  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1709  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1710  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1711  *
1712  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1713  * burns a thread in cv_wait().
1714  *
1715  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1716  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1717  */
1718 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1719
1720 void
1721 zio_execute(zio_t *zio)
1722 {
1723         zio->io_executor = curthread;
1724
1725         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1726
1727         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1728                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1729                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1730                 int rv;
1731
1732                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1733                 ASSERT(ISP2(stage));
1734                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1735
1736                 do {
1737                         stage <<= 1;
1738                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1739
1740                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1741
1742                 /*
1743                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1744                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1745                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1746                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1747                  *
1748                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1749                  * be sent to disk promptly.
1750                  */
1751                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1752                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1753                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1754                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1755                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1756                         return;
1757                 }
1758
1759                 zio->io_stage = stage;
1760                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1761                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1762
1763                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1764                         return;
1765
1766                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1767         }
1768 }
1769
1770 /*
1771  * ==========================================================================
1772  * Initiate I/O, either sync or async
1773  * ==========================================================================
1774  */
1775 int
1776 zio_wait(zio_t *zio)
1777 {
1778         int error;
1779
1780         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1781         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1782
1783         zio->io_waiter = curthread;
1784         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1785         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1786
1787         zio_execute(zio);
1788
1789         mutex_enter(&zio->io_lock);
1790         while (zio->io_executor != NULL)
1791                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1792         mutex_exit(&zio->io_lock);
1793
1794         error = zio->io_error;
1795         zio_destroy(zio);
1796
1797         return (error);
1798 }
1799
1800 void
1801 zio_nowait(zio_t *zio)
1802 {
1803         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1804
1805         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1806             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1807                 /*
1808                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1809                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1810                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1811                  */
1812                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1813
1814                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1815         }
1816
1817         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1818         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1819         zio_execute(zio);
1820 }
1821
1822 /*
1823  * ==========================================================================
1824  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1825  * ==========================================================================
1826  */
1827
1828 static void
1829 zio_reexecute(zio_t *pio)
1830 {
1831         zio_t *cio, *cio_next;
1832
1833         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1834         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1835         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1836         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1837
1838         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1839         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1840         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1841         pio->io_reexecute = 0;
1842         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1843         pio->io_pipeline_trace = 0;
1844         pio->io_error = 0;
1845         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1846                 pio->io_state[w] = 0;
1847         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1848                 pio->io_child_error[c] = 0;
1849
1850         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1851                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1852
1853         /*
1854          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1855          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1856          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1857          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1858          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1859          */
1860         zio_link_t *zl = NULL;
1861         mutex_enter(&pio->io_lock);
1862         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1863                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1864                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1865                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1866                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1867                 zio_reexecute(cio);
1868                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1869         }
1870         mutex_exit(&pio->io_lock);
1871
1872         /*
1873          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1874          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1875          * responsibility of the caller to wait on it.
1876          */
1877         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1878                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1879                 zio_execute(pio);
1880         }
1881 }
1882
1883 void
1884 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1885 {
1886         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1887                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1888                     "failure and the failure mode property for this pool "
1889                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1890
1891         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1892
1893         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1894
1895         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1896                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1897                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1898                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1899
1900         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1901
1902         if (zio != NULL) {
1903                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1904                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1905                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1906                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1907                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1908                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1909         }
1910
1911         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1912 }
1913
1914 int
1915 zio_resume(spa_t *spa)
1916 {
1917         zio_t *pio;
1918
1919         /*
1920          * Reexecute all previously suspended i/o.
1921          */
1922         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1923         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1924         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1925         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1926         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1927         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1928
1929         if (pio == NULL)
1930                 return (0);
1931
1932         zio_reexecute(pio);
1933         return (zio_wait(pio));
1934 }
1935
1936 void
1937 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1938 {
1939         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1940         while (spa_suspended(spa))
1941                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1942         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1943 }
1944
1945 /*
1946  * ==========================================================================
1947  * Gang blocks.
1948  *
1949  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1950  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1951  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1952  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1953  * block from smaller fragments.
1954  *
1955  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1956  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1957  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1958  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1959  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1960  *
1961  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1962  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1963  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1964  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1965  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1966  *
1967  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1968  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1969  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1970  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1971  *
1972  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1973  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1974  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1975  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1976  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1977  * bps for every constituent of the gang block.
1978  *
1979  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1980  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1981  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1982  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1983  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1984  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1985  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1986  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1987  * gang header's blk_cksum as described above.
1988  *
1989  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1990  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1991  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1992  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1993  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1994  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1995  *
1996  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1997  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1998  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1999  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2000  *
2001  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2002  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2003  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2004  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2005  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2006  *
2007  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2008  * ==========================================================================
2009  */
2010
2011 static void
2012 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2013 {
2014         abd_put(zio->io_abd);
2015 }
2016
2017 static zio_t *
2018 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2019     uint64_t offset)
2020 {
2021         if (gn != NULL)
2022                 return (pio);
2023
2024         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2025             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2026             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2027             &pio->io_bookmark));
2028 }
2029
2030 static zio_t *
2031 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2032     uint64_t offset)
2033 {
2034         zio_t *zio;
2035
2036         if (gn != NULL) {
2037                 abd_t *gbh_abd =
2038                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2039                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2040                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2041                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2042                     &pio->io_bookmark);
2043                 /*
2044                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2045                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2046                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2047                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2048                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2049                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2050                  * this is just good hygiene.)
2051                  */
2052                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2053                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2054
2055                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2056                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2057
2058                         abd_put(buf);
2059                 }
2060                 /*
2061                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2062                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2063                  */
2064                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2065                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2066         } else {
2067                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2068                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2069                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2070                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2071         }
2072
2073         return (zio);
2074 }
2075
2076 /* ARGSUSED */
2077 static zio_t *
2078 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2079     uint64_t offset)
2080 {
2081         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2082             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2083             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2084 }
2085
2086 /* ARGSUSED */
2087 static zio_t *
2088 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2089     uint64_t offset)
2090 {
2091         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2092             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2093 }
2094
2095 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2096         NULL,
2097         zio_read_gang,
2098         zio_rewrite_gang,
2099         zio_free_gang,
2100         zio_claim_gang,
2101         NULL
2102 };
2103
2104 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2105
2106 static zio_gang_node_t *
2107 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2108 {
2109         zio_gang_node_t *gn;
2110
2111         ASSERT(*gnpp == NULL);
2112
2113         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2114         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2115         *gnpp = gn;
2116
2117         return (gn);
2118 }
2119
2120 static void
2121 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2122 {
2123         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2124
2125         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2126                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2127
2128         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2129         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2130         *gnpp = NULL;
2131 }
2132
2133 static void
2134 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2135 {
2136         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2137
2138         if (gn == NULL)
2139                 return;
2140
2141         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2142                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2143
2144         zio_gang_node_free(gnpp);
2145 }
2146
2147 static void
2148 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2149 {
2150         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2151         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2152
2153         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2154         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2155
2156         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2157             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2158             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2159 }
2160
2161 static void
2162 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2163 {
2164         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2165         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2166         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2167
2168         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2169         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2170
2171         if (zio->io_error)
2172                 return;
2173
2174         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2175         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2176                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2177
2178         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2179         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2180         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2181
2182         abd_put(zio->io_abd);
2183
2184         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2185                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2186                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2187                         continue;
2188                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2189         }
2190 }
2191
2192 static void
2193 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2194     uint64_t offset)
2195 {
2196         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2197         zio_t *zio;
2198
2199         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2200         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2201         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2202
2203         /*
2204          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2205          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2206          */
2207         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2208
2209         if (gn != NULL) {
2210                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2211
2212                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2213                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2214                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2215                                 continue;
2216                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2217                             offset);
2218                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2219                 }
2220         }
2221
2222         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2223                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2224
2225         if (zio != pio)
2226                 zio_nowait(zio);
2227 }
2228
2229 static int
2230 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2231 {
2232         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2233
2234         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2235         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2236
2237         zio->io_gang_leader = zio;
2238
2239         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2240
2241         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2242 }
2243
2244 static int
2245 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2246 {
2247         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2248
2249         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2250                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2251         }
2252
2253         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2254         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2255
2256         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2257                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2258                     0);
2259         else
2260                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2261
2262         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2263
2264         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2265 }
2266
2267 static void
2268 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2269 {
2270         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2271         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2272         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2273         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2274         uint64_t asize;
2275
2276         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2277                 return;
2278
2279         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2280
2281         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2282         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2283         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2284         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2285         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2286
2287         mutex_enter(&pio->io_lock);
2288         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2289                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2290                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2291                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2292                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2293         }
2294         mutex_exit(&pio->io_lock);
2295 }
2296
2297 static void
2298 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2299 {
2300         abd_put(zio->io_abd);
2301 }
2302
2303 static int
2304 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2305 {
2306         spa_t *spa = pio->io_spa;
2307         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2308         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2309         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2310         zio_t *zio;
2311         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2312         zio_gbh_phys_t *gbh;
2313         abd_t *gbh_abd;
2314         uint64_t txg = pio->io_txg;
2315         uint64_t resid = pio->io_size;
2316         uint64_t lsize;
2317         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2318         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2319         zio_prop_t zp;
2320         int error;
2321
2322         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2323         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2324                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2325                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2326
2327                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2328                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2329                     pio));
2330
2331                 /*
2332                  * The logical zio has already placed a reservation for
2333                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2334                  * additional copies. These additional copies
2335                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2336                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2337                  * additional reservations for gang blocks.
2338                  */
2339                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2340                     pio->io_allocator, pio, flags));
2341         }
2342
2343         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2344             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2345             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2346         if (error) {
2347                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2348                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2349                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2350
2351                         /*
2352                          * If we failed to allocate the gang block header then
2353                          * we remove any additional allocation reservations that
2354                          * we placed here. The original reservation will
2355                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2356                          * stage.
2357                          */
2358                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2359                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2360                 }
2361                 pio->io_error = error;
2362                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2363         }
2364
2365         if (pio == gio) {
2366                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2367         } else {
2368                 gnpp = pio->io_private;
2369                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2370         }
2371
2372         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2373         gbh = gn->gn_gbh;
2374         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2375         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2376
2377         /*
2378          * Create the gang header.
2379          */
2380         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2381             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2382             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2383
2384         /*
2385          * Create and nowait the gang children.
2386          */
2387         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2388                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2389                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2390                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2391
2392                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2393                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2394                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2395                 zp.zp_level = 0;
2396                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2397                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2398                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2399                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2400
2401                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2402                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2403                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2404                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2405                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2406
2407                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2408                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2409                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2410
2411                         /*
2412                          * Gang children won't throttle but we should
2413                          * account for their work, so reserve an allocation
2414                          * slot for them here.
2415                          */
2416                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2417                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2418                 }
2419                 zio_nowait(cio);
2420         }
2421
2422         /*
2423          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2424          */
2425         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2426
2427         zio_nowait(zio);
2428
2429         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2430 }
2431
2432 /*
2433  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2434  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2435  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2436  * mutually exclusive with dedup.
2437  *
2438  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2439  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2440  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2441  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2442  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2443  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2444  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2445  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2446  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2447  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2448  * themselves remain secret.
2449  */
2450 static int
2451 zio_nop_write(zio_t *zio)
2452 {
2453         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2454         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2455         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2456
2457         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2458         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2459         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2460         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2461         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2462         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2463
2464         /*
2465          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2466          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2467          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2468          * allocate a new bp.
2469          */
2470         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2471             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2472             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2473             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2474             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2475             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2476             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2477                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2478
2479         /*
2480          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2481          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2482          */
2483         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2484                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2485                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2486                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2487                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2488                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2489                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2490                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2491
2492                 *bp = *bp_orig;
2493                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2494                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2495         }
2496
2497         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2498 }
2499
2500 /*
2501  * ==========================================================================
2502  * Dedup
2503  * ==========================================================================
2504  */
2505 static void
2506 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2507 {
2508         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2509         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2510         ddt_phys_t *ddp;
2511         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2512
2513         mutex_enter(&pio->io_lock);
2514         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2515         if (zio->io_error == 0)
2516                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2517
2518         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2519                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2520         else
2521                 abd_free(zio->io_abd);
2522         mutex_exit(&pio->io_lock);
2523 }
2524
2525 static int
2526 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2527 {
2528         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2529
2530         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2531         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2532         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2533
2534         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2535                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2536                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2537                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2538                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2539                 blkptr_t blk;
2540
2541                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2542                 zio->io_vsd = dde;
2543
2544                 if (ddp_self == NULL)
2545                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2546
2547                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2548                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2549                                 continue;
2550                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2551                             &blk);
2552                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2553                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2554                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2555                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2556                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2557                 }
2558                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2559         }
2560
2561         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2562             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2563             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2564
2565         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2566 }
2567
2568 static int
2569 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2570 {
2571         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2572
2573         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2574                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2575         }
2576
2577         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2578         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2579         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2580
2581         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2582                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2583                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2584                 if (ddt == NULL) {
2585                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2586                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2587                 }
2588                 if (dde == NULL) {
2589                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2590                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2591                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2592                 }
2593                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2594                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2595                             zio->io_size);
2596                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2597                 }
2598                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2599                 zio->io_vsd = NULL;
2600         }
2601
2602         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2603
2604         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2605 }
2606
2607 static boolean_t
2608 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2609 {
2610         spa_t *spa = zio->io_spa;
2611         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2612
2613         /* We should never get a raw, override zio */
2614         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2615
2616         /*
2617          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2618          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2619          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2620          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2621          */
2622         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2623                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2624
2625                 if (lio != NULL) {
2626                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2627                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2628                             zio->io_orig_size) != 0);
2629                 }
2630         }
2631
2632         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2633                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2634
2635                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2636                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2637                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2638                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2639                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2640                         int error;
2641
2642                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2643
2644                         ddt_exit(ddt);
2645
2646                         /*
2647                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2648                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2649                          * don't want to look at any transformations that have
2650                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2651                          * data will actually be the same in io_abd and
2652                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2653                          * a raw ARC read.
2654                          */
2655                         if (do_raw) {
2656                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2657                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2658                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2659                                     zio->io_size));
2660                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2661                         }
2662
2663                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2664                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2665                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2666
2667                         if (error == 0) {
2668                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2669                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2670                                     zio->io_orig_size) != 0)
2671                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2672                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2673                         }
2674
2675                         ddt_enter(ddt);
2676                         return (error != 0);
2677                 }
2678         }
2679
2680         return (B_FALSE);
2681 }
2682
2683 static void
2684 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2685 {
2686         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2687         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2688         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2689         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2690         zio_t *pio;
2691
2692         if (zio->io_error)
2693                 return;
2694
2695         ddt_enter(ddt);
2696
2697         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2698
2699         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2700
2701         zio_link_t *zl = NULL;
2702         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2703                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2704
2705         ddt_exit(ddt);
2706 }
2707
2708 static void
2709 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2710 {
2711         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2712         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2713         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2714         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2715
2716         ddt_enter(ddt);
2717
2718         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2719         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2720         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2721
2722         if (zio->io_error == 0) {
2723                 zio_link_t *zl = NULL;
2724                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2725                         ddt_phys_addref(ddp);
2726         } else {
2727                 ddt_phys_clear(ddp);
2728         }
2729
2730         ddt_exit(ddt);
2731 }
2732
2733 static void
2734 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2735 {
2736         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2737         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2738         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2739         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2740         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2741         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2742         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2743
2744         ddt_enter(ddt);
2745
2746         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2747         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2748         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2749
2750         if (zio->io_error == 0) {
2751                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2752                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2753                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2754                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2755                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2756                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2757         }
2758
2759         ddt_exit(ddt);
2760 }
2761
2762 static int
2763 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2764 {
2765         spa_t *spa = zio->io_spa;
2766         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2767         uint64_t txg = zio->io_txg;
2768         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2769         int p = zp->zp_copies;
2770         int ditto_copies;
2771         zio_t *cio = NULL;
2772         zio_t *dio = NULL;
2773         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2774         ddt_entry_t *dde;
2775         ddt_phys_t *ddp;
2776
2777         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2778         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2779         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2780         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2781
2782         ddt_enter(ddt);
2783         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2784         ddp = &dde->dde_phys[p];
2785
2786         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2787                 /*
2788                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2789                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2790                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2791                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2792                  */
2793                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2794                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2795                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2796                         zio_pop_transforms(zio);
2797                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2798                         BP_ZERO(bp);
2799                 } else {
2800                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2801                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2802                 }
2803                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2804                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2805                 ddt_exit(ddt);
2806                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2807         }
2808
2809         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2810         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2811
2812         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2813             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2814                 zio_prop_t czp = *zp;
2815
2816                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2817
2818                 /*
2819                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2820                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2821                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2822                  * This is safe, because using the override bp is just an
2823                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2824                  */
2825                 if (zio->io_bp_override) {
2826                         zio_pop_transforms(zio);
2827                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2828                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2829                         zio->io_bp_override = NULL;
2830                         BP_ZERO(bp);
2831                         ddt_exit(ddt);
2832                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2833                 }
2834
2835                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2836                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2837                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2838                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2839
2840                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2841                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2842         }
2843
2844         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2845                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2846                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2847                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2848                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2849                 else
2850                         ddt_phys_addref(ddp);
2851         } else if (zio->io_bp_override) {
2852                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2853                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2854                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2855                 ddt_phys_addref(ddp);
2856         } else {
2857                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2858                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2859                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2860                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2861                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2862
2863                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2864                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2865         }
2866
2867         ddt_exit(ddt);
2868
2869         if (cio)
2870                 zio_nowait(cio);
2871         if (dio)
2872                 zio_nowait(dio);
2873
2874         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2875 }
2876
2877 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2878
2879 static int
2880 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2881 {
2882         spa_t *spa = zio->io_spa;
2883         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2884         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2885         ddt_entry_t *dde;
2886         ddt_phys_t *ddp;
2887
2888         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2889         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2890
2891         ddt_enter(ddt);
2892         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2893         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2894         ddt_phys_decref(ddp);
2895         ddt_exit(ddt);
2896
2897         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2898 }
2899
2900 /*
2901  * ==========================================================================
2902  * Allocate and free blocks
2903  * ==========================================================================
2904  */
2905
2906 static zio_t *
2907 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
2908 {
2909         zio_t *zio;
2910
2911         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
2912
2913         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
2914         if (zio == NULL)
2915                 return (NULL);
2916
2917         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2918
2919         /*
2920          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2921          * reserve then we throttle.
2922          */
2923         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
2924         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2925             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
2926                 return (NULL);
2927         }
2928
2929         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
2930         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2931
2932         return (zio);
2933 }
2934
2935 static int
2936 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2937 {
2938         spa_t *spa = zio->io_spa;
2939         zio_t *nio;
2940
2941         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2942             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2943             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2944             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2945                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2946         }
2947
2948         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2949
2950         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2951         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2952
2953         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
2954         /*
2955          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
2956          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
2957          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
2958          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
2959          * level, and region to accomplish both of these goals.
2960          */
2961         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
2962             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
2963         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2964
2965         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2966         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
2967
2968         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa, zio->io_allocator);
2969         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2970
2971         if (nio == zio)
2972                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2973
2974         if (nio != NULL) {
2975                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2976                 /*
2977                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2978                  * it is processed by a different thread. We do this to
2979                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2980                  * throttled and children are making progress. We allow
2981                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2982                  * been waiting.
2983                  */
2984                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2985         }
2986         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2987 }
2988
2989 void
2990 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
2991 {
2992         zio_t *zio;
2993
2994         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
2995         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
2996         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
2997         if (zio == NULL)
2998                 return;
2999
3000         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3001         ASSERT0(zio->io_error);
3002         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3003 }
3004
3005 static int
3006 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3007 {
3008         spa_t *spa = zio->io_spa;
3009         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3010         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3011         int error;
3012         int flags = 0;
3013
3014         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3015                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3016                 zio->io_gang_leader = zio;
3017         }
3018
3019         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3020         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3021         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3022         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3023         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3024
3025         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3026                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3027         }
3028         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
3029                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3030         }
3031         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
3032                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3033         }
3034
3035         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3036             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3037             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3038
3039         if (error != 0) {
3040                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3041                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3042                     error);
3043                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3044                         return (zio_write_gang_block(zio));
3045                 zio->io_error = error;
3046         }
3047
3048         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3049 }
3050
3051 static int
3052 zio_dva_free(zio_t *zio)
3053 {
3054         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3055
3056         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3057 }
3058
3059 static int
3060 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3061 {
3062         int error;
3063
3064         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3065         if (error)
3066                 zio->io_error = error;
3067
3068         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3069 }
3070
3071 /*
3072  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3073  * and we want to give back the block we just allocated.
3074  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3075  */
3076 static void
3077 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3078 {
3079         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3080         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3081
3082         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3083                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3084
3085         if (gn != NULL) {
3086                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3087                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3088                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3089                 }
3090         }
3091 }
3092
3093 /*
3094  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3095  */
3096 int
3097 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t objset, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3098     blkptr_t *old_bp, uint64_t size, boolean_t *slog)
3099 {
3100         int error = 1;
3101         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3102
3103         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3104
3105         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3106         /*
3107          * When allocating a zil block, we don't have information about
3108          * the final destination of the block except the objset it's part
3109          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3110          * some parallelism.
3111          */
3112         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3113             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL,
3114             cityhash4(0, 0, 0, objset) % spa->spa_alloc_count);
3115         if (error == 0) {
3116                 *slog = TRUE;
3117         } else {
3118                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3119                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3120                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0, objset) %
3121                     spa->spa_alloc_count);
3122                 if (error == 0)
3123                         *slog = FALSE;
3124         }
3125         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3126
3127         if (error == 0) {
3128                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3129                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3130                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3131                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3132                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3133                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3134                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3135                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3136                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3137                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3138         } else {
3139                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3140                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3141         }
3142
3143         return (error);
3144 }
3145
3146 /*
3147  * ==========================================================================
3148  * Read, write and delete to physical devices
3149  * ==========================================================================
3150  */
3151
3152
3153 /*
3154  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3155  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3156  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3157  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3158  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3159  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3160  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3161  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3162  */
3163 static int
3164 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3165 {
3166         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3167         uint64_t align;
3168         spa_t *spa = zio->io_spa;
3169         int ret;
3170
3171         ASSERT(zio->io_error == 0);
3172         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3173
3174         if (vd == NULL) {
3175                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3176                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3177
3178                 /*
3179                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3180                  */
3181                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3182                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3183         }
3184
3185         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3186             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3187                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3188                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3189         }
3190
3191         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3192         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3193                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3194
3195                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3196                         /*
3197                          * Note: the code can handle other kinds of writes,
3198                          * but we don't expect them.
3199                          */
3200                         ASSERT(zio->io_flags &
3201                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3202                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3203                 }
3204         }
3205
3206         /*
3207          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3208          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3209          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3210          * characteristics:
3211          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3212          *      - any reads of user data
3213          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3214          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3215          */
3216         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3217             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3218             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3219             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3220                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3221                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3222                 if (old != new)
3223                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3224         }
3225         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3226
3227         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3228             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3229                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3230                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3231                 abd_t *abuf = NULL;
3232                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3233                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3234                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3235                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3236                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3237                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3238                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3239                 }
3240                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3241                     zio_subblock);
3242         }
3243
3244         /*
3245          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3246          * before proceeding.
3247          */
3248         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3249                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3250                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3251         } else {
3252                 /*
3253                  * For the physical io we allow alignment
3254                  * to a logical block size.
3255                  */
3256                 uint64_t log_align =
3257                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3258                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3259                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3260         }
3261
3262         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3263
3264         /*
3265          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3266          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3267          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3268          * This prevents spurious resilvering.
3269          *
3270          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3271          * resilver i/os:
3272          *
3273          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3274          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3275          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3276          * DTLs.
3277          *
3278          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3279          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3280          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3281          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3282          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3283          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3284          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3285          * as we work our way down the vdev tree.
3286          *
3287          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3288          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3289          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3290          *
3291          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3292          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3293          * will be properly bypassed instead.
3294          */
3295         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3296             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3297             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3298             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3299             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3300                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3301                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3302                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3303         }
3304
3305         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3306                 switch (zio->io_type) {
3307                 case ZIO_TYPE_READ:
3308                         if (vdev_cache_read(zio))
3309                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3310                         /* FALLTHROUGH */
3311                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3312                 case ZIO_TYPE_FREE:
3313                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3314                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3315
3316                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3317                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3318                                 zio_interrupt(zio);
3319                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3320                         }
3321                         break;
3322                 }
3323                 /*
3324                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3325                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3326                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3327                  */
3328                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3329                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3330                     !trim_map_write_start(zio))
3331                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3332         }
3333
3334         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3335         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3336 }
3337
3338 static int
3339 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3340 {
3341         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3342         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3343         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3344
3345         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3346                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3347         }
3348
3349         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3350             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3351
3352         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3353             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3354             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3355
3356                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3357                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3358                         trim_map_write_done(zio);
3359
3360                 vdev_queue_io_done(zio);
3361
3362                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3363                         vdev_cache_write(zio);
3364
3365                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3366                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3367                             zio, EIO);
3368
3369                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3370                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3371
3372                 if (zio->io_error) {
3373                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3374                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3375                                 /* Not all devices support TRIM. */
3376                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3377                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3378                         } else {
3379                                 unexpected_error = B_TRUE;
3380                         }
3381                 }
3382         }
3383
3384         ops->vdev_op_io_done(zio);
3385
3386         if (unexpected_error)
3387                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3388
3389         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3390 }
3391
3392 /*
3393  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3394  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3395  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3396  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3397  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3398  */
3399 void
3400 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3401 {
3402         zio_t *cio, *cio_next;
3403         zio_link_t *zl = NULL;
3404
3405         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3406
3407         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3408                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3409         } else {
3410                 pio->io_priority = priority;
3411         }
3412
3413         mutex_enter(&pio->io_lock);
3414         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3415                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3416                 zio_change_priority(cio, priority);
3417         }
3418         mutex_exit(&pio->io_lock);
3419 }
3420
3421 /*
3422  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3423  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3424  */
3425 static void
3426 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3427     const void *good_buf)
3428 {
3429         /* no processing needed */
3430         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3431 }
3432
3433 /*ARGSUSED*/
3434 void
3435 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3436 {
3437         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3438
3439         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3440
3441         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3442         zcr->zcr_cbdata = buf;
3443         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3444         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3445 }
3446
3447 static int
3448 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3449 {
3450         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3451
3452         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3453                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3454         }
3455
3456         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3457                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3458
3459         if (zio->io_vsd != NULL) {
3460                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3461                 zio->io_vsd = NULL;
3462         }
3463
3464         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3465                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3466
3467         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3468             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3469                 switch (zio->io_error) {
3470                 case 0:
3471                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3472                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3473                         break;
3474                 case EOPNOTSUPP:
3475                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3476                         break;
3477                 default:
3478                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3479                         break;
3480                 }
3481         }
3482
3483         /*
3484          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3485          *
3486          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3487          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3488          */
3489         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3490             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3491                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3492                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3493                 zio->io_error = 0;
3494                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3495                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3496                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3497                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3498                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3499                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3500         }
3501
3502         /*
3503          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3504          * if the device is not accessible at all.
3505          */
3506         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3507             !vdev_accessible(vd, zio))
3508                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3509
3510         /*
3511          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3512          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3513          */
3514         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3515             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3516                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3517         }
3518
3519         /*
3520          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3521          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3522          * that we don't bother with it in the future.
3523          */
3524         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3525             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3526             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3527                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3528
3529         if (zio->io_error)
3530                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3531
3532         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3533             zio->io_physdone != NULL) {
3534                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3535                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3536                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3537         }
3538
3539         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3540 }
3541
3542 void
3543 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3544 {
3545         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3546         ASSERT(zio->io_error == 0);
3547
3548         zio->io_stage >>= 1;
3549 }
3550
3551 void
3552 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3553 {
3554         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3555
3556         zio->io_stage >>= 1;
3557 }
3558
3559 void
3560 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3561 {
3562         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3563         ASSERT(zio->io_error == 0);
3564
3565         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3566         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3567 }
3568
3569 /*
3570  * ==========================================================================
3571  * Generate and verify checksums
3572  * ==========================================================================
3573  */
3574 static int
3575 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3576 {
3577         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3578         enum zio_checksum checksum;
3579
3580         if (bp == NULL) {
3581                 /*
3582                  * This is zio_write_phys().
3583                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3584                  */
3585                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3586
3587                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3588                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3589
3590                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3591         } else {
3592                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3593                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3594                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3595                 } else {
3596                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3597                 }
3598         }
3599
3600         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3601
3602         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3603 }
3604
3605 static int
3606 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3607 {
3608         zio_bad_cksum_t info;
3609         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3610         int error;
3611
3612         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3613
3614         if (bp == NULL) {
3615                 /*
3616                  * This is zio_read_phys().
3617                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3618                  */
3619                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3620                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3621
3622                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3623         }
3624
3625         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3626                 zio->io_error = error;
3627                 if (error == ECKSUM &&
3628                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3629                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3630                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3631                             zio->io_size, NULL, &info);
3632                 }
3633         }
3634
3635         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3636 }
3637
3638 /*
3639  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3640  */
3641 void
3642 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3643 {
3644         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3645 }
3646
3647 /*
3648  * ==========================================================================
3649  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3650  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3651  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3652  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3653  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3654  * ==========================================================================
3655  */
3656 int
3657 zio_worst_error(int e1, int e2)
3658 {
3659         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3660         int r1, r2;
3661
3662         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3663                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3664                         break;
3665
3666         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3667                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3668                         break;
3669
3670         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3671 }
3672
3673 /*
3674  * ==========================================================================
3675  * I/O completion
3676  * ==========================================================================
3677  */
3678 static int
3679 zio_ready(zio_t *zio)
3680 {
3681         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3682         zio_t *pio, *pio_next;
3683         zio_link_t *zl = NULL;
3684
3685         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3686             ZIO_WAIT_READY)) {
3687                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3688         }
3689
3690         if (zio->io_ready) {
3691                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3692                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3693                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3694                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3695
3696                 zio->io_ready(zio);
3697         }
3698
3699         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3700                 zio->io_bp_copy = *bp;
3701
3702         if (zio->io_error != 0) {
3703                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3704
3705                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3706                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3707                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3708                         /*
3709                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3710                          * issue the next I/O to allocate.
3711                          */
3712                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3713                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3714                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3715                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3716                 }
3717         }
3718
3719         mutex_enter(&zio->io_lock);
3720         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3721         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3722         mutex_exit(&zio->io_lock);
3723
3724         /*
3725          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3726          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3727          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3728          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3729          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3730          */
3731         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3732                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3733                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3734         }
3735
3736         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3737                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3738                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3739                 } else {
3740                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3741                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3742                 }
3743         }
3744
3745         if (zio_injection_enabled &&
3746             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3747                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3748
3749         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3750 }
3751
3752 /*
3753  * Update the allocation throttle accounting.
3754  */
3755 static void
3756 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3757 {
3758         zio_t *lio = zio->io_logical;
3759         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3760         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3761         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3762
3763         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3764         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3765         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3766         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3767         ASSERT(vd != NULL);
3768         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3769         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3770         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3771         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3772         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3773
3774         /*
3775          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3776          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3777          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3778          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3779          * it here.
3780          */
3781         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3782                 /*
3783                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3784                  * would have been the one that performed the allocation.
3785                  */
3786                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3787                         pio = zio_unique_parent(pio);
3788                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3789         }
3790
3791         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3792         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3793         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3794         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3795         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3796
3797         mutex_enter(&pio->io_lock);
3798         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
3799             pio->io_allocator, B_TRUE);
3800         mutex_exit(&pio->io_lock);
3801
3802         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3803             1, pio->io_allocator, pio);
3804
3805         /*
3806          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3807          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3808          * dispatched to another taskq thread.
3809          */
3810         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
3811 }
3812
3813 static int
3814 zio_done(zio_t *zio)
3815 {
3816         spa_t *spa = zio->io_spa;
3817         zio_t *lio = zio->io_logical;
3818         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3819         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3820         uint64_t psize = zio->io_size;
3821         zio_t *pio, *pio_next;
3822         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3823         zio_link_t *zl = NULL;
3824
3825         /*
3826          * If our children haven't all completed,
3827          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3828          */
3829         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3830                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3831         }
3832
3833         /*
3834          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3835          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3836          * write. We must do this since the allocation is performed
3837          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3838          */
3839         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3840             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3841                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3842                 zio_dva_throttle_done(zio);
3843         }
3844
3845         /*
3846          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3847          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3848          */
3849         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3850                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3851                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3852                 ASSERT(bp != NULL);
3853                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio,
3854                     zio->io_allocator);
3855                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
3856                     zio));
3857         }
3858
3859         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3860                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3861                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3862
3863         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3864                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3865                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3866                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3867                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3868                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3869                     zio->io_bp_override == NULL &&
3870                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3871                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3872                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3873                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3874                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3875                 }
3876                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3877                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3878         }
3879
3880         /*
3881          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3882          */
3883         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3884         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3885         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3886
3887         /*
3888          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3889          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3890          */
3891         if (zio->io_error == 0) {
3892                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3893                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3894                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3895                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3896                         char *abuf = NULL;
3897                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3898
3899                         if (asize != psize) {
3900                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3901                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3902                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3903                         }
3904
3905                         if (adata != NULL)
3906                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3907
3908                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3909                         zcr->zcr_next = NULL;
3910                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3911                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3912
3913                         if (adata != NULL)
3914                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3915
3916                         if (asize != psize)
3917                                 abd_free(adata);
3918                 }
3919         }
3920
3921         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3922
3923         vdev_stat_update(zio, psize);
3924
3925         if (zio->io_error) {
3926                 /*
3927                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3928                  * generate an error message describing the I/O failure
3929                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3930                  * device is currently unavailable.
3931                  */
3932                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3933                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3934
3935                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3936                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3937                     zio == lio) {
3938                         /*
3939                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3940                          * error and generate a logical data ereport.
3941                          */
3942                         spa_log_error(spa, zio);
3943                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3944                             0, 0);
3945                 }
3946         }
3947
3948         if (zio->io_error && zio == lio) {
3949                 /*
3950                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3951                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3952                  */
3953                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3954                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3955
3956                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3957                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3958                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3959                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3960                         else
3961                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3962                 }
3963
3964                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3965                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3966                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3967                     zio->io_error == ENXIO &&
3968                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3969                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3970                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3971
3972                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3973                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3974
3975                 /*
3976                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3977                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3978                  * based on checksums.  It also might be a good place
3979                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3980                  * processing.
3981                  */
3982         }
3983
3984         /*
3985          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3986          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3987          * errors with errors that happened to the zio itself when
3988          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3989          */
3990         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3991
3992         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3993             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3994             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3995                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3996
3997         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3998
3999         /*
4000          * Godfather I/Os should never suspend.
4001          */
4002         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4003             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4004                 zio->io_reexecute = 0;
4005
4006         if (zio->io_reexecute) {
4007                 /*
4008                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4009                  *
4010                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4011                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4012                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4013                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4014                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4015                  *
4016                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4017                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4018                  * parents not executing until children are ready.
4019                  */
4020                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4021
4022                 zio->io_gang_leader = NULL;
4023
4024                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4025                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4026                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4027
4028                 /*
4029                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4030                  * not a true parent to them. It will track them through
4031                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4032                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4033                  * I/O to return status without blocking.
4034                  */
4035                 zl = NULL;
4036                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4037                     pio = pio_next) {
4038                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4039                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4040
4041                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4042                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4043                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4044                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4045                         }
4046                 }
4047
4048                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4049                         /*
4050                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4051                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4052                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4053                          */
4054                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4055                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4056                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4057                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4058                         /*
4059                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4060                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4061                          */
4062                         zio_suspend(spa, zio);
4063                 } else {
4064                         /*
4065                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4066                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4067                          */
4068 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4069                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4070 #else
4071                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4072 #endif
4073                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4074                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4075                             0, &zio->io_tqent);
4076                 }
4077                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4078         }
4079
4080         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4081         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4082         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4083
4084         /*
4085          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4086          */
4087         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4088                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4089                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4090                 zcr->zcr_next = NULL;
4091                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4092                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4093         }
4094
4095         /*
4096          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4097          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4098          * such, cannot acquire any new parents.
4099          */
4100         if (zio->io_done)
4101                 zio->io_done(zio);
4102
4103         mutex_enter(&zio->io_lock);
4104         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4105         mutex_exit(&zio->io_lock);
4106
4107         zl = NULL;
4108         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4109                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4110                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4111                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4112                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4113         }
4114
4115         if (zio->io_waiter != NULL) {
4116                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4117                 zio->io_executor = NULL;
4118                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4119                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4120         } else {
4121                 zio_destroy(zio);
4122         }
4123
4124         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4125 }
4126
4127 /*
4128  * ==========================================================================
4129  * I/O pipeline definition
4130  * ==========================================================================
4131  */
4132 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4133         NULL,
4134         zio_read_bp_init,
4135         zio_write_bp_init,
4136         zio_free_bp_init,
4137         zio_issue_async,
4138         zio_write_compress,
4139         zio_checksum_generate,
4140         zio_nop_write,
4141         zio_ddt_read_start,
4142         zio_ddt_read_done,
4143         zio_ddt_write,
4144         zio_ddt_free,
4145         zio_gang_assemble,
4146         zio_gang_issue,
4147         zio_dva_throttle,
4148         zio_dva_allocate,
4149         zio_dva_free,
4150         zio_dva_claim,
4151         zio_ready,
4152         zio_vdev_io_start,
4153         zio_vdev_io_done,
4154         zio_vdev_io_assess,
4155         zio_checksum_verify,
4156         zio_done
4157 };
4158
4159
4160
4161
4162 /*
4163  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4164  * pre-order traversal of the object tree.
4165  *
4166  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4167  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4168  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4169  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4170  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4171  * non-meta-dnode bookmarks.
4172  *
4173  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4174  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4175  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4176  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4177  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4178  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4179  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4180  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4181  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4182  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4183  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4184  */
4185 int
4186 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4187     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4188 {
4189         /*
4190          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4191          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4192          * normal-object equivalents.
4193          */
4194         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4195         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4196         uint64_t zb1level, zb2level;
4197
4198         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4199             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4200             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4201                 return (0);
4202
4203         /*
4204          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4205          */
4206         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4207         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4208
4209         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4210                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4211                 zb1L0 = 0;
4212                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4213         } else {
4214                 zb1obj = zb1->zb_object;
4215                 zb1level = zb1->zb_level;
4216         }
4217
4218         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4219                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4220                 zb2L0 = 0;
4221                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4222         } else {
4223                 zb2obj = zb2->zb_object;
4224                 zb2level = zb2->zb_level;
4225         }
4226
4227         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4228         if (zb1obj != zb2obj)
4229                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4230         else if (zb1L0 != zb2L0)
4231                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4232         else if (zb1level != zb2level)
4233                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4234         /*
4235          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4236          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4237          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4238          */
4239         return (0);
4240 }
4241
4242 /*
4243  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4244  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4245  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4246  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4247  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4248  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4249  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4250  *  visited.
4251  */
4252 boolean_t
4253 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4254     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4255 {
4256         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4257         mod_zb.zb_blkid++;
4258         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4259
4260         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4261         if (dnp == NULL)
4262                 return (B_FALSE);
4263
4264         /*
4265          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4266          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4267          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4268          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4269          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4270          *
4271          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4272          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4273          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4274          * always 1, so the math works out.
4275          *
4276          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4277          * to make sure that this code still works afterwards.
4278          */
4279         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4280             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4281             last_block) <= 0);
4282 }