]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r316910: 7812 Remove gender specific language
[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, 2017 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/metaslab_impl.h>
45 #include <sys/abd.h>
46
47 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
48 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
49 #if defined(__amd64__)
50 static int zio_use_uma = 1;
51 #else
52 static int zio_use_uma = 0;
53 #endif
54 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
55     "Use uma(9) for ZIO allocations");
56 static int zio_exclude_metadata = 0;
57 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
58     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
59
60 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
61         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
62           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
63         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of successful TRIM requests" },
65         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
67         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
69 };
70
71 static kstat_t *zio_trim_ksp;
72
73 /*
74  * ==========================================================================
75  * I/O type descriptions
76  * ==========================================================================
77  */
78 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
79         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
80         "zio_ioctl"
81 };
82
83 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
84 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
85     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
86
87 /*
88  * ==========================================================================
89  * I/O kmem caches
90  * ==========================================================================
91  */
92 kmem_cache_t *zio_cache;
93 kmem_cache_t *zio_link_cache;
94 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
95 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
96
97 #ifdef _KERNEL
98 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
99 #endif
100
101 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
102 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
103
104 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
105         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
106 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
107 /*
108  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
109  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
110  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
111  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
112  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
113  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
114  * enough analysis has been done to determine optimal values.
115  *
116  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
117  * regular blocks are not deferred.
118  */
119 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
123 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
124     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
125 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
126 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
127     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
128
129 /*
130  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
131  * stage set or will have it later in its lifetime.
132  */
133 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
134
135 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
136
137 #ifdef illumos
138 #ifdef ZFS_DEBUG
139 int zio_buf_debug_limit = 16384;
140 #else
141 int zio_buf_debug_limit = 0;
142 #endif
143 #endif
144
145 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
146
147 void
148 zio_init(void)
149 {
150         size_t c;
151         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
152             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
153         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
154             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
155         if (!zio_use_uma)
156                 goto out;
157
158         /*
159          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
160          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
161          * for each quarter-power of 2.
162          */
163         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
164                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
165                 size_t p2 = size;
166                 size_t align = 0;
167                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
168
169                 while (!ISP2(p2))
170                         p2 &= p2 - 1;
171
172 #ifdef illumos
173 #ifndef _KERNEL
174                 /*
175                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
176                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
177                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
178                  * page with a watched buffer.
179                  */
180                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
181                         continue;
182 #endif
183 #endif /* illumos */
184                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
185                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
186                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
187                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
188                 }
189
190                 if (align != 0) {
191                         char name[36];
192                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
193                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
194                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
195
196                         /*
197                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
198                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
199                          * stored with the buffers.
200                          */
201                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
202                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
203                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
204                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
205                 }
206         }
207
208         while (--c != 0) {
209                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
210                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
211                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
212
213                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
216         }
217 out:
218
219         zio_inject_init();
220
221         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
222             KSTAT_TYPE_NAMED,
223             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
224             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
225
226         if (zio_trim_ksp != NULL) {
227                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
228                 kstat_install(zio_trim_ksp);
229         }
230 }
231
232 void
233 zio_fini(void)
234 {
235         size_t c;
236         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
237         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
238
239         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
240                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
241                         last_cache = zio_buf_cache[c];
242                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
243                 }
244                 zio_buf_cache[c] = NULL;
245
246                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
247                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
248                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
249                 }
250                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
251         }
252
253         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
254         kmem_cache_destroy(zio_cache);
255
256         zio_inject_fini();
257
258         if (zio_trim_ksp != NULL) {
259                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
260                 zio_trim_ksp = NULL;
261         }
262 }
263
264 /*
265  * ==========================================================================
266  * Allocate and free I/O buffers
267  * ==========================================================================
268  */
269
270 /*
271  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
272  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
273  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
274  * excess / transient data in-core during a crashdump.
275  */
276 void *
277 zio_buf_alloc(size_t size)
278 {
279         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
280         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
281
282         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
283
284         if (zio_use_uma)
285                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
286         else
287                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
288 }
289
290 /*
291  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
292  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
293  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
294  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
295  */
296 void *
297 zio_data_buf_alloc(size_t size)
298 {
299         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
300
301         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
302
303         if (zio_use_uma)
304                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
305         else
306                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
307 }
308
309 void
310 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
311 {
312         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
313
314         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
315
316         if (zio_use_uma)
317                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
318         else
319                 kmem_free(buf, size);
320 }
321
322 void
323 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
324 {
325         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
326
327         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
328
329         if (zio_use_uma)
330                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
331         else
332                 kmem_free(buf, size);
333 }
334
335 /*
336  * ==========================================================================
337  * Push and pop I/O transform buffers
338  * ==========================================================================
339  */
340 void
341 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
342     zio_transform_func_t *transform)
343 {
344         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
345
346         /*
347          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
348          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
349          */
350 #ifdef illumos
351         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
352 #else
353         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
354             abd_is_linear(data));
355 #endif
356
357         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
358         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
359         zt->zt_bufsize = bufsize;
360         zt->zt_transform = transform;
361
362         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
363         zio->io_transform_stack = zt;
364
365         zio->io_abd = data;
366         zio->io_size = size;
367 }
368
369 void
370 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
371 {
372         zio_transform_t *zt;
373
374         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
375                 if (zt->zt_transform != NULL)
376                         zt->zt_transform(zio,
377                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
378
379                 if (zt->zt_bufsize != 0)
380                         abd_free(zio->io_abd);
381
382                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
383                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
384                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
385
386                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
387         }
388 }
389
390 /*
391  * ==========================================================================
392  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
393  * ==========================================================================
394  */
395 static void
396 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
397 {
398         ASSERT(zio->io_size > size);
399
400         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
401                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
402 }
403
404 static void
405 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
406 {
407         if (zio->io_error == 0) {
408                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
409                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
410                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
411                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
412
413                 if (ret != 0)
414                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
415         }
416 }
417
418 /*
419  * ==========================================================================
420  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
421  * ==========================================================================
422  */
423 zio_t *
424 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
425 {
426         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
427
428         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
429         if (*zl == NULL)
430                 return (NULL);
431
432         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
433         return ((*zl)->zl_parent);
434 }
435
436 zio_t *
437 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
438 {
439         list_t *cl = &pio->io_child_list;
440
441         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
442         if (*zl == NULL)
443                 return (NULL);
444
445         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
446         return ((*zl)->zl_child);
447 }
448
449 zio_t *
450 zio_unique_parent(zio_t *cio)
451 {
452         zio_link_t *zl = NULL;
453         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
454
455         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
456         return (pio);
457 }
458
459 void
460 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
461 {
462         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
463
464         /*
465          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
466          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
467          * Vdev I/Os can only have vdev children.
468          * The following ASSERT captures all of these constraints.
469          */
470         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
471
472         zl->zl_parent = pio;
473         zl->zl_child = cio;
474
475         mutex_enter(&cio->io_lock);
476         mutex_enter(&pio->io_lock);
477
478         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
479
480         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
481                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
482
483         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
484         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
485
486         pio->io_child_count++;
487         cio->io_parent_count++;
488
489         mutex_exit(&pio->io_lock);
490         mutex_exit(&cio->io_lock);
491 }
492
493 static void
494 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
495 {
496         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
497         ASSERT(zl->zl_child == cio);
498
499         mutex_enter(&cio->io_lock);
500         mutex_enter(&pio->io_lock);
501
502         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
503         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
504
505         pio->io_child_count--;
506         cio->io_parent_count--;
507
508         mutex_exit(&pio->io_lock);
509         mutex_exit(&cio->io_lock);
510
511         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
512 }
513
514 static boolean_t
515 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
516 {
517         boolean_t waiting = B_FALSE;
518
519         mutex_enter(&zio->io_lock);
520         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
521         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
522                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
523                         continue;
524
525                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
526                 if (*countp != 0) {
527                         zio->io_stage >>= 1;
528                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
529                         zio->io_stall = countp;
530                         waiting = B_TRUE;
531                         break;
532                 }
533         }
534         mutex_exit(&zio->io_lock);
535         return (waiting);
536 }
537
538 static void
539 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
540 {
541         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
542         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
543
544         mutex_enter(&pio->io_lock);
545         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
546                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
547         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
548         ASSERT3U(*countp, >, 0);
549
550         (*countp)--;
551
552         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
553                 zio_taskq_type_t type =
554                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
555                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
556                 pio->io_stall = NULL;
557                 mutex_exit(&pio->io_lock);
558                 /*
559                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
560                  * the child can continue to make progress. This also
561                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
562                  * parent-child relationships.
563                  */
564                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
565         } else {
566                 mutex_exit(&pio->io_lock);
567         }
568 }
569
570 static void
571 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
572 {
573         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
574                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
575 }
576
577 int
578 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
579 {
580         const zio_t *z1 = x1;
581         const zio_t *z2 = x2;
582
583         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
584                 return (-1);
585         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
586                 return (1);
587
588         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
589                 return (-1);
590         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
591                 return (1);
592
593         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
594                 return (-1);
595         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
596                 return (1);
597
598         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
599                 return (-1);
600         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
601                 return (1);
602
603         if (z1 < z2)
604                 return (-1);
605         if (z1 > z2)
606                 return (1);
607
608         return (0);
609 }
610
611 /*
612  * ==========================================================================
613  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
614  * ==========================================================================
615  */
616 static zio_t *
617 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
618     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
619     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
620     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
621     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
622 {
623         zio_t *zio;
624
625         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
626         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
627         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
628
629         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
630         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
631         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
632
633         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
634
635         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
636         bzero(zio, sizeof (zio_t));
637
638         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
639         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
640
641         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
642             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
643         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
644             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
645         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
646
647         if (vd != NULL)
648                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
649         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
650                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
651         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
652                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
653         else
654                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
655
656         if (bp != NULL) {
657                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
658                 zio->io_bp_copy = *bp;
659                 zio->io_bp_orig = *bp;
660                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
661                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
662                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
663                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
664                         zio->io_logical = zio;
665                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
666                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
667         }
668
669         zio->io_spa = spa;
670         zio->io_txg = txg;
671         zio->io_done = done;
672         zio->io_private = private;
673         zio->io_type = type;
674         zio->io_priority = priority;
675         zio->io_vd = vd;
676         zio->io_offset = offset;
677         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
678         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
679         zio->io_lsize = lsize;
680         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
681         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
682         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
683         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
684
685         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
686         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
687
688         if (zb != NULL)
689                 zio->io_bookmark = *zb;
690
691         if (pio != NULL) {
692                 if (zio->io_logical == NULL)
693                         zio->io_logical = pio->io_logical;
694                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
695                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
696                 zio_add_child(pio, zio);
697         }
698
699         return (zio);
700 }
701
702 static void
703 zio_destroy(zio_t *zio)
704 {
705         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
706         list_destroy(&zio->io_parent_list);
707         list_destroy(&zio->io_child_list);
708         mutex_destroy(&zio->io_lock);
709         cv_destroy(&zio->io_cv);
710         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
711 }
712
713 zio_t *
714 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
715     void *private, enum zio_flag flags)
716 {
717         zio_t *zio;
718
719         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
720             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
721             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
722
723         return (zio);
724 }
725
726 zio_t *
727 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
728 {
729         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
730 }
731
732 void
733 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
734 {
735         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
736                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
737                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
738         }
739         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
740             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
741                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
742                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
743         }
744         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
745             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
746                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
747                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
748         }
749         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
750                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
751                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
752         }
753         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
754                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
755                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
756         }
757
758         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
759                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
760                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
761                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
762                 }
763         }
764
765         /*
766          * Pool-specific checks.
767          *
768          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
769          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
770          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
771          * that are in the log) to be arbitrarily large.
772          */
773         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
774                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
775                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
776                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
777                             "VDEV %llu",
778                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
779                         continue;
780                 }
781                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
782                 if (vd == NULL) {
783                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
784                             "VDEV %llu",
785                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
786                         continue;
787                 }
788                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
789                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
790                             "VDEV %llu",
791                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
792                         continue;
793                 }
794                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
795                         /*
796                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
797                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
798                          * we can't perform any more checks on them.
799                          */
800                         continue;
801                 }
802                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
803                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
804                 if (BP_IS_GANG(bp))
805                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
806                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
807                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
808                             "OFFSET %llu",
809                             bp, i, (longlong_t)offset);
810                 }
811         }
812 }
813
814 zio_t *
815 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
816     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
817     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
818 {
819         zio_t *zio;
820
821         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
822
823         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
824             data, size, size, done, private,
825             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
826             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
827             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
828
829         return (zio);
830 }
831
832 zio_t *
833 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
834     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
835     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
836     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
837     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
838     const zbookmark_phys_t *zb)
839 {
840         zio_t *zio;
841
842         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
843             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
844             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
845             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
846             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
847             zp->zp_level < 32 &&
848             zp->zp_copies > 0 &&
849             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
850
851         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
852             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
853             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
854             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
855
856         zio->io_ready = ready;
857         zio->io_children_ready = children_ready;
858         zio->io_physdone = physdone;
859         zio->io_prop = *zp;
860
861         /*
862          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
863          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
864          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
865          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
866          */
867         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
868                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
869         }
870
871         return (zio);
872 }
873
874 zio_t *
875 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
876     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
877     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
878 {
879         zio_t *zio;
880
881         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
882             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
883             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
884
885         return (zio);
886 }
887
888 void
889 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
890 {
891         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
892         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
893         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
894         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
895
896         /*
897          * We must reset the io_prop to match the values that existed
898          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
899          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
900          */
901         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
902         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
903         zio->io_prop.zp_copies = copies;
904         zio->io_bp_override = bp;
905 }
906
907 void
908 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
909 {
910
911         /*
912          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
913          * process the free here (by ignoring it) rather than
914          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
915          */
916         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
917                 return;
918         metaslab_check_free(spa, bp);
919
920         /*
921          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
922          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
923          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
924          * in-memory list for later processing.
925          */
926         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
927             txg != spa->spa_syncing_txg ||
928             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
929                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
930         } else {
931                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
932                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
933         }
934 }
935
936 zio_t *
937 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
938     uint64_t size, enum zio_flag flags)
939 {
940         zio_t *zio;
941         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
942
943         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
944         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
945         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
946
947         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
948                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
949
950         metaslab_check_free(spa, bp);
951         arc_freed(spa, bp);
952
953         if (zfs_trim_enabled)
954                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
955                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
956         /*
957          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
958          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
959          * not tied up.
960          */
961         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
962                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
963
964         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
965
966         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
967             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
968             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
969
970         return (zio);
971 }
972
973 zio_t *
974 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
975     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
976 {
977         zio_t *zio;
978
979         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
980
981         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
982                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
983
984         /*
985          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
986          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
987          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
988          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
989          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
990          * so that the SPA knows they're in use.
991          *
992          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
993          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
994          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
995          */
996         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
997         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
998         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
999
1000         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1001             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1002             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1003         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1004
1005         return (zio);
1006 }
1007
1008 zio_t *
1009 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1010     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1011     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1012 {
1013         zio_t *zio;
1014         int c;
1015
1016         if (vd->vdev_children == 0) {
1017                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1018                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1019                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1020
1021                 zio->io_cmd = cmd;
1022         } else {
1023                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1024
1025                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1026                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1027                             offset, size, done, private, priority, flags));
1028         }
1029
1030         return (zio);
1031 }
1032
1033 zio_t *
1034 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1035     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1036     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1037 {
1038         zio_t *zio;
1039
1040         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1041         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1042             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1043         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1044
1045         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1046             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1047             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1048
1049         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1050
1051         return (zio);
1052 }
1053
1054 zio_t *
1055 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1056     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1057     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1058 {
1059         zio_t *zio;
1060
1061         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1062         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1063             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1064         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1065
1066         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1067             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1068             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1069
1070         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1071
1072         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1073                 /*
1074                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1075                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1076                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1077                  * being written to multiple places in parallel.
1078                  */
1079                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1080                 abd_copy(wbuf, data, size);
1081
1082                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1083         }
1084
1085         return (zio);
1086 }
1087
1088 /*
1089  * Create a child I/O to do some work for us.
1090  */
1091 zio_t *
1092 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1093     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1094     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1095 {
1096         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1097         zio_t *zio;
1098
1099         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1100             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1101
1102         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1103                 /*
1104                  * If we have the bp, then the child should perform the
1105                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1106                  * detection as close to the leaves as possible and
1107                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1108                  */
1109                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1110                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1111         }
1112
1113         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1114         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1115                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1116
1117         if (vd->vdev_children == 0)
1118                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1119
1120         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1121
1122         /*
1123          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1124          * even if the original read was.
1125          */
1126         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1127                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1128
1129         /*
1130          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1131          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1132          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1133          * have already processed the original allocating I/O.
1134          */
1135         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1136             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1137                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1138
1139                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1140                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1141                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1142                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1143                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1144                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1145
1146                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1147         }
1148
1149         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1150             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1151             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1152         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1153
1154         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1155         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1156                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1157
1158         return (zio);
1159 }
1160
1161 zio_t *
1162 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1163     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1164     zio_done_func_t *done, void *private)
1165 {
1166         zio_t *zio;
1167
1168         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1169
1170         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1171             data, size, size, done, private, type, priority,
1172             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1173             vd, offset, NULL,
1174             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1175
1176         return (zio);
1177 }
1178
1179 void
1180 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1181 {
1182         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1183             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1184             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1185 }
1186
1187 zio_t *
1188 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1189 {
1190
1191         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1192
1193         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1194             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1195             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1196             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1197 }
1198
1199 void
1200 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1201 {
1202         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1203         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1204         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1205
1206         /*
1207          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1208          * reconstruction when reading back less than the block size.
1209          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1210          */
1211         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1212         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1213                 /* we are not doing a raw write */
1214                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1215                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1216         }
1217 }
1218
1219 /*
1220  * ==========================================================================
1221  * Prepare to read and write logical blocks
1222  * ==========================================================================
1223  */
1224
1225 static int
1226 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1227 {
1228         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1229
1230         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1231             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1232             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1233                 uint64_t psize =
1234                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1235                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1236                     psize, psize, zio_decompress);
1237         }
1238
1239         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1240                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1241
1242                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1243                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1244                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1245                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1246         } else {
1247                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1248         }
1249
1250         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1251                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1252
1253         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1254                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1255
1256         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1257                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1258
1259         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1260 }
1261
1262 static int
1263 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1264 {
1265         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1266                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1267
1268         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1269
1270         if (zio->io_bp_override) {
1271                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1272                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1273
1274                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1275                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1276
1277                 *bp = *zio->io_bp_override;
1278                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1279
1280                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1281                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1282
1283                 /*
1284                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1285                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1286                  * has already occurred.
1287                  */
1288                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1289                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1290                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1291                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1292                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1293                 }
1294
1295                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1296
1297                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1298                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1299
1300                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1301                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1302
1303                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1304                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1305                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1306                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1307                 }
1308
1309                 /*
1310                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1311                  * it as a regular write I/O.
1312                  */
1313                 zio->io_bp_override = NULL;
1314                 *bp = zio->io_bp_orig;
1315                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1316         }
1317
1318         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1319 }
1320
1321 static int
1322 zio_write_compress(zio_t *zio)
1323 {
1324         spa_t *spa = zio->io_spa;
1325         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1326         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1327         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1328         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1329         uint64_t psize = zio->io_size;
1330         int pass = 1;
1331
1332         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1333
1334         /*
1335          * If our children haven't all reached the ready stage,
1336          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1337          */
1338         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1339             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1340                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1341         }
1342
1343         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1344                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1345
1346         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1347                 /*
1348                  * Now that all our children are ready, run the callback
1349                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1350                  * data to be written.
1351                  */
1352                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1353                 zio->io_children_ready(zio);
1354         }
1355
1356         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1357         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1358
1359         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1360                 /*
1361                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1362                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1363                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1364                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1365                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1366                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1367                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1368                  */
1369                 pass = spa_sync_pass(spa);
1370
1371                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1372                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1373                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1374
1375                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1376                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1377
1378                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1379                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1380                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1381         }
1382
1383         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1384         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1385                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1386                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1387                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1388                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1389                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1390                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1391                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1392                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1393                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1394                             cbuf, compress, lsize, psize);
1395                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1396                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1397                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1398                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1399                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1400                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1401                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1402                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1403                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1404                 } else {
1405                         /*
1406                          * Round up compressed size up to the ashift
1407                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1408                          * This ensures that the compressed size of the BP
1409                          * (and thus compressratio property) are correct,
1410                          * in that we charge for the padding used to fill out
1411                          * the last sector.
1412                          */
1413                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1414                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1415                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1416                         if (rounded >= lsize) {
1417                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1418                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1419                                 psize = lsize;
1420                         } else {
1421                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1422                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1423                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1424                                 psize = rounded;
1425                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1426                                     psize, lsize, NULL);
1427                         }
1428                 }
1429
1430                 /*
1431                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1432                  * it as a regular write I/O.
1433                  */
1434                 zio->io_bp_override = NULL;
1435                 *bp = zio->io_bp_orig;
1436                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1437         } else {
1438                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1439         }
1440
1441         /*
1442          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1443          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1444          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1445          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1446          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1447          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1448          */
1449         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1450             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1451             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1452                 ASSERT(psize != 0);
1453                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1454                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1455                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1456         } else {
1457                 BP_ZERO(bp);
1458                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1459         }
1460
1461         if (psize == 0) {
1462                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1463                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1464                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1465                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1466                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1467                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1468                 }
1469                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1470         } else {
1471                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1472                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1473                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1474                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1475                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1476                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1477                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1478                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1479                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1480                 if (zp->zp_dedup) {
1481                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1482                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1483                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1484                 }
1485                 if (zp->zp_nopwrite) {
1486                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1487                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1488                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1489                 }
1490         }
1491         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1492 }
1493
1494 static int
1495 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1496 {
1497         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1498
1499         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1500                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1501                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1502         }
1503
1504         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1505 }
1506
1507 /*
1508  * ==========================================================================
1509  * Execute the I/O pipeline
1510  * ==========================================================================
1511  */
1512
1513 static void
1514 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1515 {
1516         spa_t *spa = zio->io_spa;
1517         zio_type_t t = zio->io_type;
1518         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1519
1520         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1521
1522         /*
1523          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1524          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1525          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1526          */
1527         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1528                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1529
1530         /*
1531          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1532          */
1533         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1534                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1535
1536         /*
1537          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1538          * available.
1539          */
1540         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1541             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1542                 q++;
1543
1544         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1545
1546         /*
1547          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1548          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1549          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1550          */
1551 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1552         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1553 #else
1554         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1555 #endif
1556         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1557             flags, &zio->io_tqent);
1558 }
1559
1560 static boolean_t
1561 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1562 {
1563         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1564         spa_t *spa = zio->io_spa;
1565
1566         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1567                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1568                 uint_t i;
1569                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1570                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1571                                 return (B_TRUE);
1572                 }
1573         }
1574
1575         return (B_FALSE);
1576 }
1577
1578 static int
1579 zio_issue_async(zio_t *zio)
1580 {
1581         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1582
1583         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1584 }
1585
1586 void
1587 zio_interrupt(zio_t *zio)
1588 {
1589         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1590 }
1591
1592 void
1593 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1594 {
1595         /*
1596          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1597          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1598          * functionality has been disabled for userspace builds.
1599          */
1600
1601 #ifdef _KERNEL
1602         /*
1603          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1604          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1605          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1606          */
1607         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1608                 hrtime_t now = gethrtime();
1609
1610                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1611                         /*
1612                          * This IO has already taken longer than the target
1613                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1614                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1615                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1616                          * the target latency being set to a value less than
1617                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1618                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1619                          * IO request).
1620                          */
1621
1622                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1623                             hrtime_t, now);
1624
1625                         zio_interrupt(zio);
1626                 } else {
1627                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1628
1629                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1630                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1631
1632                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1633                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1634                 }
1635
1636                 return;
1637         }
1638 #endif
1639
1640         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1641         zio_interrupt(zio);
1642 }
1643
1644 /*
1645  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1646  *
1647  *      (1) the I/O completes
1648  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1649  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1650  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1651  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1652  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1653  *
1654  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1655  * burns a thread in cv_wait().
1656  *
1657  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1658  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1659  */
1660 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1661
1662 void
1663 zio_execute(zio_t *zio)
1664 {
1665         zio->io_executor = curthread;
1666
1667         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1668
1669         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1670                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1671                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1672                 int rv;
1673
1674                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1675                 ASSERT(ISP2(stage));
1676                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1677
1678                 do {
1679                         stage <<= 1;
1680                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1681
1682                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1683
1684                 /*
1685                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1686                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1687                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1688                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1689                  *
1690                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1691                  * be sent to disk promptly.
1692                  */
1693                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1694                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1695                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1696                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1697                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1698                         return;
1699                 }
1700
1701                 zio->io_stage = stage;
1702                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1703                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1704
1705                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1706                         return;
1707
1708                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1709         }
1710 }
1711
1712 /*
1713  * ==========================================================================
1714  * Initiate I/O, either sync or async
1715  * ==========================================================================
1716  */
1717 int
1718 zio_wait(zio_t *zio)
1719 {
1720         int error;
1721
1722         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1723         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1724
1725         zio->io_waiter = curthread;
1726         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1727         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1728
1729         zio_execute(zio);
1730
1731         mutex_enter(&zio->io_lock);
1732         while (zio->io_executor != NULL)
1733                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1734         mutex_exit(&zio->io_lock);
1735
1736         error = zio->io_error;
1737         zio_destroy(zio);
1738
1739         return (error);
1740 }
1741
1742 void
1743 zio_nowait(zio_t *zio)
1744 {
1745         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1746
1747         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1748             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1749                 /*
1750                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1751                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1752                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1753                  */
1754                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1755
1756                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1757         }
1758
1759         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1760         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1761         zio_execute(zio);
1762 }
1763
1764 /*
1765  * ==========================================================================
1766  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1767  * ==========================================================================
1768  */
1769
1770 static void
1771 zio_reexecute(zio_t *pio)
1772 {
1773         zio_t *cio, *cio_next;
1774
1775         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1776         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1777         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1778         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1779
1780         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1781         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1782         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1783         pio->io_reexecute = 0;
1784         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1785         pio->io_pipeline_trace = 0;
1786         pio->io_error = 0;
1787         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1788                 pio->io_state[w] = 0;
1789         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1790                 pio->io_child_error[c] = 0;
1791
1792         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1793                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1794
1795         /*
1796          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1797          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1798          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1799          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1800          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1801          */
1802         zio_link_t *zl = NULL;
1803         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1804                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1805                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1806                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1807                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1808                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1809                 zio_reexecute(cio);
1810         }
1811
1812         /*
1813          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1814          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1815          * responsibility of the caller to wait on it.
1816          */
1817         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1818                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1819                 zio_execute(pio);
1820         }
1821 }
1822
1823 void
1824 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1825 {
1826         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1827                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1828                     "failure and the failure mode property for this pool "
1829                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1830
1831         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1832
1833         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1834
1835         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1836                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1837                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1838                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1839
1840         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1841
1842         if (zio != NULL) {
1843                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1844                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1845                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1846                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1847                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1848                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1849         }
1850
1851         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1852 }
1853
1854 int
1855 zio_resume(spa_t *spa)
1856 {
1857         zio_t *pio;
1858
1859         /*
1860          * Reexecute all previously suspended i/o.
1861          */
1862         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1863         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1864         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1865         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1866         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1867         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1868
1869         if (pio == NULL)
1870                 return (0);
1871
1872         zio_reexecute(pio);
1873         return (zio_wait(pio));
1874 }
1875
1876 void
1877 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1878 {
1879         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1880         while (spa_suspended(spa))
1881                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1882         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1883 }
1884
1885 /*
1886  * ==========================================================================
1887  * Gang blocks.
1888  *
1889  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1890  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1891  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1892  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1893  * block from smaller fragments.
1894  *
1895  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1896  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1897  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1898  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1899  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1900  *
1901  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1902  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1903  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1904  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1905  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1906  *
1907  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1908  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1909  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1910  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1911  *
1912  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1913  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1914  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1915  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1916  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1917  * bps for every constituent of the gang block.
1918  *
1919  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1920  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1921  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1922  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1923  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1924  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1925  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1926  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1927  * gang header's blk_cksum as described above.
1928  *
1929  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1930  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1931  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1932  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1933  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1934  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1935  *
1936  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1937  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1938  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1939  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1940  *
1941  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1942  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1943  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1944  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1945  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1946  *
1947  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1948  * ==========================================================================
1949  */
1950
1951 static void
1952 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
1953 {
1954         abd_put(zio->io_abd);
1955 }
1956
1957 static zio_t *
1958 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1959     uint64_t offset)
1960 {
1961         if (gn != NULL)
1962                 return (pio);
1963
1964         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
1965             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
1966             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1967             &pio->io_bookmark));
1968 }
1969
1970 static zio_t *
1971 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1972     uint64_t offset)
1973 {
1974         zio_t *zio;
1975
1976         if (gn != NULL) {
1977                 abd_t *gbh_abd =
1978                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1979                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1980                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
1981                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1982                     &pio->io_bookmark);
1983                 /*
1984                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1985                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1986                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1987                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1988                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1989                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1990                  * this is just good hygiene.)
1991                  */
1992                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1993                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
1994
1995                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1996                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
1997
1998                         abd_put(buf);
1999                 }
2000                 /*
2001                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2002                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2003                  */
2004                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2005                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2006         } else {
2007                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2008                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2009                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2010                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2011         }
2012
2013         return (zio);
2014 }
2015
2016 /* ARGSUSED */
2017 static zio_t *
2018 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2019     uint64_t offset)
2020 {
2021         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2022             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2023             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2024 }
2025
2026 /* ARGSUSED */
2027 static zio_t *
2028 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2029     uint64_t offset)
2030 {
2031         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2032             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2033 }
2034
2035 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2036         NULL,
2037         zio_read_gang,
2038         zio_rewrite_gang,
2039         zio_free_gang,
2040         zio_claim_gang,
2041         NULL
2042 };
2043
2044 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2045
2046 static zio_gang_node_t *
2047 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2048 {
2049         zio_gang_node_t *gn;
2050
2051         ASSERT(*gnpp == NULL);
2052
2053         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2054         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2055         *gnpp = gn;
2056
2057         return (gn);
2058 }
2059
2060 static void
2061 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2062 {
2063         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2064
2065         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2066                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2067
2068         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2069         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2070         *gnpp = NULL;
2071 }
2072
2073 static void
2074 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2075 {
2076         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2077
2078         if (gn == NULL)
2079                 return;
2080
2081         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2082                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2083
2084         zio_gang_node_free(gnpp);
2085 }
2086
2087 static void
2088 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2089 {
2090         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2091         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2092
2093         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2094         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2095
2096         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2097             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2098             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2099 }
2100
2101 static void
2102 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2103 {
2104         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2105         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2106         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2107
2108         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2109         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2110
2111         if (zio->io_error)
2112                 return;
2113
2114         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2115         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2116                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2117
2118         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2119         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2120         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2121
2122         abd_put(zio->io_abd);
2123
2124         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2125                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2126                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2127                         continue;
2128                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2129         }
2130 }
2131
2132 static void
2133 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2134     uint64_t offset)
2135 {
2136         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2137         zio_t *zio;
2138
2139         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2140         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2141         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2142
2143         /*
2144          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2145          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2146          */
2147         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2148
2149         if (gn != NULL) {
2150                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2151
2152                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2153                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2154                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2155                                 continue;
2156                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2157                             offset);
2158                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2159                 }
2160         }
2161
2162         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2163                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2164
2165         if (zio != pio)
2166                 zio_nowait(zio);
2167 }
2168
2169 static int
2170 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2171 {
2172         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2173
2174         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2175         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2176
2177         zio->io_gang_leader = zio;
2178
2179         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2180
2181         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2182 }
2183
2184 static int
2185 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2186 {
2187         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2188
2189         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2190                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2191         }
2192
2193         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2194         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2195
2196         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2197                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2198                     0);
2199         else
2200                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2201
2202         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2203
2204         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2205 }
2206
2207 static void
2208 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2209 {
2210         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2211         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2212         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2213         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2214         uint64_t asize;
2215
2216         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2217                 return;
2218
2219         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2220
2221         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2222         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2223         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2224         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2225         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2226
2227         mutex_enter(&pio->io_lock);
2228         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2229                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2230                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2231                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2232                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2233         }
2234         mutex_exit(&pio->io_lock);
2235 }
2236
2237 static void
2238 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2239 {
2240         abd_put(zio->io_abd);
2241 }
2242
2243 static int
2244 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2245 {
2246         spa_t *spa = pio->io_spa;
2247         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2248         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2249         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2250         zio_t *zio;
2251         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2252         zio_gbh_phys_t *gbh;
2253         abd_t *gbh_abd;
2254         uint64_t txg = pio->io_txg;
2255         uint64_t resid = pio->io_size;
2256         uint64_t lsize;
2257         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2258         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2259         zio_prop_t zp;
2260         int error;
2261
2262         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2263         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2264                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2265                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2266
2267                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2268                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2269
2270                 /*
2271                  * The logical zio has already placed a reservation for
2272                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2273                  * additional copies. These additional copies
2274                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2275                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2276                  * additional reservations for gang blocks.
2277                  */
2278                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2279                     pio, flags));
2280         }
2281
2282         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2283             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2284             &pio->io_alloc_list, pio);
2285         if (error) {
2286                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2287                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2288                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2289
2290                         /*
2291                          * If we failed to allocate the gang block header then
2292                          * we remove any additional allocation reservations that
2293                          * we placed here. The original reservation will
2294                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2295                          * stage.
2296                          */
2297                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2298                             gbh_copies - copies, pio);
2299                 }
2300                 pio->io_error = error;
2301                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2302         }
2303
2304         if (pio == gio) {
2305                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2306         } else {
2307                 gnpp = pio->io_private;
2308                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2309         }
2310
2311         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2312         gbh = gn->gn_gbh;
2313         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2314         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2315
2316         /*
2317          * Create the gang header.
2318          */
2319         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2320             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2321             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2322
2323         /*
2324          * Create and nowait the gang children.
2325          */
2326         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2327                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2328                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2329                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2330
2331                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2332                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2333                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2334                 zp.zp_level = 0;
2335                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2336                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2337                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2338                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2339
2340                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2341                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2342                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2343                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2344                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2345
2346                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2347                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2348                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2349
2350                         /*
2351                          * Gang children won't throttle but we should
2352                          * account for their work, so reserve an allocation
2353                          * slot for them here.
2354                          */
2355                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2356                             zp.zp_copies, cio, flags));
2357                 }
2358                 zio_nowait(cio);
2359         }
2360
2361         /*
2362          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2363          */
2364         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2365
2366         zio_nowait(zio);
2367
2368         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2369 }
2370
2371 /*
2372  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2373  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2374  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2375  * mutually exclusive with dedup.
2376  *
2377  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2378  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2379  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2380  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2381  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2382  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2383  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2384  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2385  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2386  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2387  * themselves remain secret.
2388  */
2389 static int
2390 zio_nop_write(zio_t *zio)
2391 {
2392         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2393         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2394         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2395
2396         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2397         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2398         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2399         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2400         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2401         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2402
2403         /*
2404          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2405          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2406          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2407          * allocate a new bp.
2408          */
2409         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2410             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2411             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2412             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2413             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2414             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2415             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2416                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2417
2418         /*
2419          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2420          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2421          */
2422         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2423                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2424                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2425                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2426                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2427                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2428                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2429                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2430
2431                 *bp = *bp_orig;
2432                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2433                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2434         }
2435
2436         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2437 }
2438
2439 /*
2440  * ==========================================================================
2441  * Dedup
2442  * ==========================================================================
2443  */
2444 static void
2445 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2446 {
2447         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2448         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2449         ddt_phys_t *ddp;
2450         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2451
2452         mutex_enter(&pio->io_lock);
2453         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2454         if (zio->io_error == 0)
2455                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2456
2457         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2458                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2459         else
2460                 abd_free(zio->io_abd);
2461         mutex_exit(&pio->io_lock);
2462 }
2463
2464 static int
2465 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2466 {
2467         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2468
2469         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2470         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2471         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2472
2473         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2474                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2475                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2476                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2477                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2478                 blkptr_t blk;
2479
2480                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2481                 zio->io_vsd = dde;
2482
2483                 if (ddp_self == NULL)
2484                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2485
2486                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2487                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2488                                 continue;
2489                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2490                             &blk);
2491                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2492                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2493                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2494                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2495                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2496                 }
2497                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2498         }
2499
2500         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2501             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2502             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2503
2504         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2505 }
2506
2507 static int
2508 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2509 {
2510         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2511
2512         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2513                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2514         }
2515
2516         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2517         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2518         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2519
2520         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2521                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2522                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2523                 if (ddt == NULL) {
2524                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2525                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2526                 }
2527                 if (dde == NULL) {
2528                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2529                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2530                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2531                 }
2532                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2533                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2534                             zio->io_size);
2535                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2536                 }
2537                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2538                 zio->io_vsd = NULL;
2539         }
2540
2541         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2542
2543         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2544 }
2545
2546 static boolean_t
2547 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2548 {
2549         spa_t *spa = zio->io_spa;
2550         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2551
2552         /* We should never get a raw, override zio */
2553         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2554
2555         /*
2556          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2557          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2558          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2559          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2560          */
2561         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2562                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2563
2564                 if (lio != NULL) {
2565                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2566                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2567                             zio->io_orig_size) != 0);
2568                 }
2569         }
2570
2571         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2572                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2573
2574                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2575                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2576                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2577                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2578                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2579                         int error;
2580
2581                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2582
2583                         ddt_exit(ddt);
2584
2585                         /*
2586                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2587                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2588                          * don't want to look at any transformations that have
2589                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2590                          * data will actually be the same in io_abd and
2591                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2592                          * a raw ARC read.
2593                          */
2594                         if (do_raw) {
2595                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2596                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2597                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2598                                     zio->io_size));
2599                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2600                         }
2601
2602                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2603                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2604                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2605
2606                         if (error == 0) {
2607                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2608                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2609                                     zio->io_orig_size) != 0)
2610                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2611                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2612                         }
2613
2614                         ddt_enter(ddt);
2615                         return (error != 0);
2616                 }
2617         }
2618
2619         return (B_FALSE);
2620 }
2621
2622 static void
2623 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2624 {
2625         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2626         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2627         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2628         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2629         zio_t *pio;
2630
2631         if (zio->io_error)
2632                 return;
2633
2634         ddt_enter(ddt);
2635
2636         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2637
2638         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2639
2640         zio_link_t *zl = NULL;
2641         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2642                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2643
2644         ddt_exit(ddt);
2645 }
2646
2647 static void
2648 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2649 {
2650         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2651         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2652         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2653         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2654
2655         ddt_enter(ddt);
2656
2657         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2658         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2659         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2660
2661         if (zio->io_error == 0) {
2662                 zio_link_t *zl = NULL;
2663                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2664                         ddt_phys_addref(ddp);
2665         } else {
2666                 ddt_phys_clear(ddp);
2667         }
2668
2669         ddt_exit(ddt);
2670 }
2671
2672 static void
2673 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2674 {
2675         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2676         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2677         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2678         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2679         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2680         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2681         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2682
2683         ddt_enter(ddt);
2684
2685         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2686         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2687         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2688
2689         if (zio->io_error == 0) {
2690                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2691                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2692                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2693                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2694                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2695                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2696         }
2697
2698         ddt_exit(ddt);
2699 }
2700
2701 static int
2702 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2703 {
2704         spa_t *spa = zio->io_spa;
2705         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2706         uint64_t txg = zio->io_txg;
2707         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2708         int p = zp->zp_copies;
2709         int ditto_copies;
2710         zio_t *cio = NULL;
2711         zio_t *dio = NULL;
2712         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2713         ddt_entry_t *dde;
2714         ddt_phys_t *ddp;
2715
2716         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2717         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2718         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2719         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2720
2721         ddt_enter(ddt);
2722         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2723         ddp = &dde->dde_phys[p];
2724
2725         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2726                 /*
2727                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2728                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2729                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2730                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2731                  */
2732                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2733                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2734                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2735                         zio_pop_transforms(zio);
2736                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2737                         BP_ZERO(bp);
2738                 } else {
2739                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2740                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2741                 }
2742                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2743                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2744                 ddt_exit(ddt);
2745                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2746         }
2747
2748         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2749         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2750
2751         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2752             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2753                 zio_prop_t czp = *zp;
2754
2755                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2756
2757                 /*
2758                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2759                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2760                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2761                  * This is safe, because using the override bp is just an
2762                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2763                  */
2764                 if (zio->io_bp_override) {
2765                         zio_pop_transforms(zio);
2766                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2767                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2768                         zio->io_bp_override = NULL;
2769                         BP_ZERO(bp);
2770                         ddt_exit(ddt);
2771                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2772                 }
2773
2774                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2775                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2776                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2777                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2778
2779                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2780                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2781         }
2782
2783         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2784                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2785                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2786                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2787                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2788                 else
2789                         ddt_phys_addref(ddp);
2790         } else if (zio->io_bp_override) {
2791                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2792                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2793                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2794                 ddt_phys_addref(ddp);
2795         } else {
2796                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2797                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2798                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2799                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2800                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2801
2802                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2803                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2804         }
2805
2806         ddt_exit(ddt);
2807
2808         if (cio)
2809                 zio_nowait(cio);
2810         if (dio)
2811                 zio_nowait(dio);
2812
2813         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2814 }
2815
2816 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2817
2818 static int
2819 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2820 {
2821         spa_t *spa = zio->io_spa;
2822         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2823         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2824         ddt_entry_t *dde;
2825         ddt_phys_t *ddp;
2826
2827         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2828         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2829
2830         ddt_enter(ddt);
2831         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2832         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2833         ddt_phys_decref(ddp);
2834         ddt_exit(ddt);
2835
2836         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2837 }
2838
2839 /*
2840  * ==========================================================================
2841  * Allocate and free blocks
2842  * ==========================================================================
2843  */
2844
2845 static zio_t *
2846 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2847 {
2848         zio_t *zio;
2849
2850         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2851
2852         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2853         if (zio == NULL)
2854                 return (NULL);
2855
2856         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2857
2858         /*
2859          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2860          * reserve then we throttle.
2861          */
2862         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2863             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2864                 return (NULL);
2865         }
2866
2867         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2868         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2869
2870         return (zio);
2871 }
2872
2873 static int
2874 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2875 {
2876         spa_t *spa = zio->io_spa;
2877         zio_t *nio;
2878
2879         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2880             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2881             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2882             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2883                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2884         }
2885
2886         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2887
2888         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2889         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2890
2891         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2892
2893         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2894         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2895
2896         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2897         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2898
2899         if (nio == zio)
2900                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2901
2902         if (nio != NULL) {
2903                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2904                 /*
2905                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2906                  * it is processed by a different thread. We do this to
2907                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2908                  * throttled and children are making progress. We allow
2909                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2910                  * been waiting.
2911                  */
2912                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2913         }
2914         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2915 }
2916
2917 void
2918 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2919 {
2920         zio_t *zio;
2921
2922         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2923         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2924         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2925         if (zio == NULL)
2926                 return;
2927
2928         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2929         ASSERT0(zio->io_error);
2930         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2931 }
2932
2933 static int
2934 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2935 {
2936         spa_t *spa = zio->io_spa;
2937         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2938         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2939         int error;
2940         int flags = 0;
2941
2942         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2943                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2944                 zio->io_gang_leader = zio;
2945         }
2946
2947         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2948         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2949         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2950         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2951         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2952
2953         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2954                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2955         }
2956         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2957                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2958         }
2959         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2960                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2961         }
2962
2963         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2964             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
2965             &zio->io_alloc_list, zio);
2966
2967         if (error != 0) {
2968                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2969                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2970                     error);
2971                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2972                         return (zio_write_gang_block(zio));
2973                 zio->io_error = error;
2974         }
2975
2976         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2977 }
2978
2979 static int
2980 zio_dva_free(zio_t *zio)
2981 {
2982         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2983
2984         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2985 }
2986
2987 static int
2988 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2989 {
2990         int error;
2991
2992         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2993         if (error)
2994                 zio->io_error = error;
2995
2996         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2997 }
2998
2999 /*
3000  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3001  * and we want to give back the block we just allocated.
3002  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3003  */
3004 static void
3005 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3006 {
3007         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3008         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3009
3010         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3011                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3012
3013         if (gn != NULL) {
3014                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3015                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3016                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3017                 }
3018         }
3019 }
3020
3021 /*
3022  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3023  */
3024 int
3025 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
3026     uint64_t size, boolean_t *slog)
3027 {
3028         int error = 1;
3029         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3030
3031         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3032
3033         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3034         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3035             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL);
3036         if (error == 0) {
3037                 *slog = TRUE;
3038         } else {
3039                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3040                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3041                     &io_alloc_list, NULL);
3042                 if (error == 0)
3043                         *slog = FALSE;
3044         }
3045         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3046
3047         if (error == 0) {
3048                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3049                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3050                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3051                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3052                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3053                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3054                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3055                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3056                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3057                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3058         } else {
3059                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3060                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3061         }
3062
3063         return (error);
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Free an intent log block.
3068  */
3069 void
3070 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
3071 {
3072         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
3073         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
3074
3075         zio_free(spa, txg, bp);
3076 }
3077
3078 /*
3079  * ==========================================================================
3080  * Read, write and delete to physical devices
3081  * ==========================================================================
3082  */
3083
3084
3085 /*
3086  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3087  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3088  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3089  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3090  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3091  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3092  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3093  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3094  */
3095 static int
3096 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3097 {
3098         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3099         uint64_t align;
3100         spa_t *spa = zio->io_spa;
3101         int ret;
3102
3103         ASSERT(zio->io_error == 0);
3104         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3105
3106         if (vd == NULL) {
3107                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3108                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3109
3110                 /*
3111                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3112                  */
3113                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3114                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3115         }
3116
3117         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3118             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3119                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3120                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3121         }
3122
3123         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3124
3125         /*
3126          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3127          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3128          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3129          * characteristics:
3130          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3131          *      - any reads of user data
3132          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3133          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3134          */
3135         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3136             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3137             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3138             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3139                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3140                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3141                 if (old != new)
3142                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3143         }
3144
3145         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3146
3147         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3148             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3149                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3150                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3151                 abd_t *abuf = NULL;
3152                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3153                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3154                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3155                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3156                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3157                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3158                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3159                 }
3160                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3161                     zio_subblock);
3162         }
3163
3164         /*
3165          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3166          * before proceeding.
3167          */
3168         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3169                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3170                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3171         } else {
3172                 /*
3173                  * For the physical io we allow alignment
3174                  * to a logical block size.
3175                  */
3176                 uint64_t log_align =
3177                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3178                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3179                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3180         }
3181
3182         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3183
3184         /*
3185          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3186          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3187          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3188          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3189          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3190          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3191          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3192          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3193          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3194          * The same logic applies to any form of nested replication:
3195          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3196          */
3197         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3198             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3199             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3200             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3201                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3202                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3203                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3204         }
3205
3206         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3207                 switch (zio->io_type) {
3208                 case ZIO_TYPE_READ:
3209                         if (vdev_cache_read(zio))
3210                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3211                         /* FALLTHROUGH */
3212                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3213                 case ZIO_TYPE_FREE:
3214                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3215                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3216
3217                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3218                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3219                                 zio_interrupt(zio);
3220                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3221                         }
3222                         break;
3223                 }
3224                 /*
3225                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3226                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3227                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3228                  */
3229                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3230                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3231                     !trim_map_write_start(zio))
3232                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3233         }
3234
3235         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3236         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3237 }
3238
3239 static int
3240 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3241 {
3242         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3243         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3244         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3245
3246         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3247                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3248         }
3249
3250         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3251             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3252
3253         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3254             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3255             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3256
3257                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3258                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3259                         trim_map_write_done(zio);
3260
3261                 vdev_queue_io_done(zio);
3262
3263                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3264                         vdev_cache_write(zio);
3265
3266                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3267                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3268                             zio, EIO);
3269
3270                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3271                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3272
3273                 if (zio->io_error) {
3274                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3275                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3276                                 /* Not all devices support TRIM. */
3277                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3278                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3279                         } else {
3280                                 unexpected_error = B_TRUE;
3281                         }
3282                 }
3283         }
3284
3285         ops->vdev_op_io_done(zio);
3286
3287         if (unexpected_error)
3288                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3289
3290         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3291 }
3292
3293 /*
3294  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3295  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3296  */
3297 static void
3298 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3299     const void *good_buf)
3300 {
3301         /* no processing needed */
3302         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3303 }
3304
3305 /*ARGSUSED*/
3306 void
3307 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3308 {
3309         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3310
3311         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3312
3313         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3314         zcr->zcr_cbdata = buf;
3315         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3316         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3317 }
3318
3319 static int
3320 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3321 {
3322         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3323
3324         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3325                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3326         }
3327
3328         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3329                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3330
3331         if (zio->io_vsd != NULL) {
3332                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3333                 zio->io_vsd = NULL;
3334         }
3335
3336         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3337                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3338
3339         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3340             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3341                 switch (zio->io_error) {
3342                 case 0:
3343                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3344                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3345                         break;
3346                 case EOPNOTSUPP:
3347                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3348                         break;
3349                 default:
3350                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3351                         break;
3352                 }
3353         }
3354
3355         /*
3356          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3357          *
3358          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3359          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3360          */
3361         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3362             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3363                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3364                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3365                 zio->io_error = 0;
3366                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3367                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3368                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3369                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3370                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3371                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3372         }
3373
3374         /*
3375          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3376          * if the device is not accessible at all.
3377          */
3378         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3379             !vdev_accessible(vd, zio))
3380                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3381
3382         /*
3383          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3384          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3385          */
3386         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3387             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3388                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3389         }
3390
3391         /*
3392          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3393          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3394          * that we don't bother with it in the future.
3395          */
3396         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3397             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3398             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3399                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3400
3401         if (zio->io_error)
3402                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3403
3404         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3405             zio->io_physdone != NULL) {
3406                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3407                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3408                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3409         }
3410
3411         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3412 }
3413
3414 void
3415 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3416 {
3417         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3418         ASSERT(zio->io_error == 0);
3419
3420         zio->io_stage >>= 1;
3421 }
3422
3423 void
3424 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3425 {
3426         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3427
3428         zio->io_stage >>= 1;
3429 }
3430
3431 void
3432 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3433 {
3434         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3435         ASSERT(zio->io_error == 0);
3436
3437         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3438         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3439 }
3440
3441 /*
3442  * ==========================================================================
3443  * Generate and verify checksums
3444  * ==========================================================================
3445  */
3446 static int
3447 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3448 {
3449         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3450         enum zio_checksum checksum;
3451
3452         if (bp == NULL) {
3453                 /*
3454                  * This is zio_write_phys().
3455                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3456                  */
3457                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3458
3459                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3460                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3461
3462                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3463         } else {
3464                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3465                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3466                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3467                 } else {
3468                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3469                 }
3470         }
3471
3472         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3473
3474         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3475 }
3476
3477 static int
3478 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3479 {
3480         zio_bad_cksum_t info;
3481         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3482         int error;
3483
3484         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3485
3486         if (bp == NULL) {
3487                 /*
3488                  * This is zio_read_phys().
3489                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3490                  */
3491                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3492                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3493
3494                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3495         }
3496
3497         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3498                 zio->io_error = error;
3499                 if (error == ECKSUM &&
3500                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3501                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3502                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3503                             zio->io_size, NULL, &info);
3504                 }
3505         }
3506
3507         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3508 }
3509
3510 /*
3511  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3512  */
3513 void
3514 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3515 {
3516         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3517 }
3518
3519 /*
3520  * ==========================================================================
3521  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3522  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3523  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3524  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3525  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3526  * ==========================================================================
3527  */
3528 int
3529 zio_worst_error(int e1, int e2)
3530 {
3531         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3532         int r1, r2;
3533
3534         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3535                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3536                         break;
3537
3538         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3539                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3540                         break;
3541
3542         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3543 }
3544
3545 /*
3546  * ==========================================================================
3547  * I/O completion
3548  * ==========================================================================
3549  */
3550 static int
3551 zio_ready(zio_t *zio)
3552 {
3553         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3554         zio_t *pio, *pio_next;
3555         zio_link_t *zl = NULL;
3556
3557         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3558             ZIO_WAIT_READY)) {
3559                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3560         }
3561
3562         if (zio->io_ready) {
3563                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3564                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3565                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3566                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3567
3568                 zio->io_ready(zio);
3569         }
3570
3571         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3572                 zio->io_bp_copy = *bp;
3573
3574         if (zio->io_error != 0) {
3575                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3576
3577                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3578                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3579                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3580                         /*
3581                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3582                          * issue the next I/O to allocate.
3583                          */
3584                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3585                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3586                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3587                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3588                 }
3589         }
3590
3591         mutex_enter(&zio->io_lock);
3592         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3593         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3594         mutex_exit(&zio->io_lock);
3595
3596         /*
3597          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3598          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3599          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3600          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3601          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3602          */
3603         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3604                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3605                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3606         }
3607
3608         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3609                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3610                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3611                 } else {
3612                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3613                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3614                 }
3615         }
3616
3617         if (zio_injection_enabled &&
3618             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3619                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3620
3621         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3622 }
3623
3624 /*
3625  * Update the allocation throttle accounting.
3626  */
3627 static void
3628 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3629 {
3630         zio_t *lio = zio->io_logical;
3631         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3632         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3633         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3634
3635         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3636         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3637         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3638         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3639         ASSERT(vd != NULL);
3640         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3641         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3642         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3643         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3644         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3645
3646         /*
3647          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3648          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3649          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3650          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3651          * it here.
3652          */
3653         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3654                 /*
3655                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3656                  * would have been the one that performed the allocation.
3657                  */
3658                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3659                         pio = zio_unique_parent(pio);
3660                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3661         }
3662
3663         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3664         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3665         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3666         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3667         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3668
3669         mutex_enter(&pio->io_lock);
3670         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3671         mutex_exit(&pio->io_lock);
3672
3673         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3674             1, pio);
3675
3676         /*
3677          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3678          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3679          * dispatched to another taskq thread.
3680          */
3681         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3682 }
3683
3684 static int
3685 zio_done(zio_t *zio)
3686 {
3687         spa_t *spa = zio->io_spa;
3688         zio_t *lio = zio->io_logical;
3689         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3690         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3691         uint64_t psize = zio->io_size;
3692         zio_t *pio, *pio_next;
3693         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3694         zio_link_t *zl = NULL;
3695
3696         /*
3697          * If our children haven't all completed,
3698          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3699          */
3700         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3701                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3702         }
3703
3704         /*
3705          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3706          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3707          * write. We must do this since the allocation is performed
3708          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3709          */
3710         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3711             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3712                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3713                 zio_dva_throttle_done(zio);
3714         }
3715
3716         /*
3717          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3718          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3719          */
3720         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3721                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3722                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3723                 ASSERT(bp != NULL);
3724                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3725                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3726         }
3727
3728         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3729                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3730                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3731
3732         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3733                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3734                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3735                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3736                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3737                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3738                     zio->io_bp_override == NULL &&
3739                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3740                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3741                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3742                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3743                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3744                 }
3745                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3746                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3747         }
3748
3749         /*
3750          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3751          */
3752         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3753         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3754         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3755
3756         /*
3757          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3758          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3759          */
3760         if (zio->io_error == 0) {
3761                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3762                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3763                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3764                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3765                         char *abuf = NULL;
3766                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3767
3768                         if (asize != psize) {
3769                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3770                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3771                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3772                         }
3773
3774                         if (adata != NULL)
3775                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3776
3777                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3778                         zcr->zcr_next = NULL;
3779                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3780                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3781
3782                         if (adata != NULL)
3783                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3784
3785                         if (asize != psize)
3786                                 abd_free(adata);
3787                 }
3788         }
3789
3790         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3791
3792         vdev_stat_update(zio, psize);
3793
3794         if (zio->io_error) {
3795                 /*
3796                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3797                  * generate an error message describing the I/O failure
3798                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3799                  * device is currently unavailable.
3800                  */
3801                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3802                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3803
3804                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3805                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3806                     zio == lio) {
3807                         /*
3808                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3809                          * error and generate a logical data ereport.
3810                          */
3811                         spa_log_error(spa, zio);
3812                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3813                             0, 0);
3814                 }
3815         }
3816
3817         if (zio->io_error && zio == lio) {
3818                 /*
3819                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3820                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3821                  */
3822                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3823                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3824
3825                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3826                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3827                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3828                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3829                         else
3830                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3831                 }
3832
3833                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3834                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3835                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3836                     zio->io_error == ENXIO &&
3837                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3838                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3839                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3840
3841                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3842                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3843
3844                 /*
3845                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3846                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3847                  * based on checksums.  It also might be a good place
3848                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3849                  * processing.
3850                  */
3851         }
3852
3853         /*
3854          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3855          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3856          * errors with errors that happened to the zio itself when
3857          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3858          */
3859         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3860
3861         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3862             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3863             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3864                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3865
3866         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3867
3868         /*
3869          * Godfather I/Os should never suspend.
3870          */
3871         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3872             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3873                 zio->io_reexecute = 0;
3874
3875         if (zio->io_reexecute) {
3876                 /*
3877                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3878                  *
3879                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3880                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3881                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3882                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3883                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3884                  *
3885                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3886                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3887                  * parents not executing until children are ready.
3888                  */
3889                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3890
3891                 zio->io_gang_leader = NULL;
3892
3893                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3894                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3895                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3896
3897                 /*
3898                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3899                  * not a true parent to them. It will track them through
3900                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3901                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3902                  * I/O to return status without blocking.
3903                  */
3904                 zl = NULL;
3905                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3906                     pio = pio_next) {
3907                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3908                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3909
3910                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3911                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3912                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3913                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3914                         }
3915                 }
3916
3917                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3918                         /*
3919                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3920                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3921                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3922                          */
3923                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3924                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3925                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3926                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3927                         /*
3928                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3929                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3930                          */
3931                         zio_suspend(spa, zio);
3932                 } else {
3933                         /*
3934                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3935                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3936                          */
3937 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3938                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3939 #else
3940                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3941 #endif
3942                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3943                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3944                             0, &zio->io_tqent);
3945                 }
3946                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3947         }
3948
3949         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3950         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3951         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3952
3953         /*
3954          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3955          */
3956         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3957                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3958                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3959                 zcr->zcr_next = NULL;
3960                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3961                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3962         }
3963
3964         /*
3965          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3966          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3967          * such, cannot acquire any new parents.
3968          */
3969         if (zio->io_done)
3970                 zio->io_done(zio);
3971
3972         mutex_enter(&zio->io_lock);
3973         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3974         mutex_exit(&zio->io_lock);
3975
3976         zl = NULL;
3977         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3978                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3979                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3980                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3981                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3982         }
3983
3984         if (zio->io_waiter != NULL) {
3985                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3986                 zio->io_executor = NULL;
3987                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3988                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3989         } else {
3990                 zio_destroy(zio);
3991         }
3992
3993         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3994 }
3995
3996 /*
3997  * ==========================================================================
3998  * I/O pipeline definition
3999  * ==========================================================================
4000  */
4001 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4002         NULL,
4003         zio_read_bp_init,
4004         zio_write_bp_init,
4005         zio_free_bp_init,
4006         zio_issue_async,
4007         zio_write_compress,
4008         zio_checksum_generate,
4009         zio_nop_write,
4010         zio_ddt_read_start,
4011         zio_ddt_read_done,
4012         zio_ddt_write,
4013         zio_ddt_free,
4014         zio_gang_assemble,
4015         zio_gang_issue,
4016         zio_dva_throttle,
4017         zio_dva_allocate,
4018         zio_dva_free,
4019         zio_dva_claim,
4020         zio_ready,
4021         zio_vdev_io_start,
4022         zio_vdev_io_done,
4023         zio_vdev_io_assess,
4024         zio_checksum_verify,
4025         zio_done
4026 };
4027
4028
4029
4030
4031 /*
4032  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4033  * pre-order traversal of the object tree.
4034  *
4035  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4036  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4037  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4038  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4039  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4040  * non-meta-dnode bookmarks.
4041  *
4042  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4043  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4044  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4045  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4046  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4047  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4048  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4049  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4050  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4051  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4052  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4053  */
4054 int
4055 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4056     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4057 {
4058         /*
4059          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4060          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4061          * normal-object equivalents.
4062          */
4063         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4064         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4065         uint64_t zb1level, zb2level;
4066
4067         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4068             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4069             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4070                 return (0);
4071
4072         /*
4073          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4074          */
4075         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4076         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4077
4078         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4079                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4080                 zb1L0 = 0;
4081                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4082         } else {
4083                 zb1obj = zb1->zb_object;
4084                 zb1level = zb1->zb_level;
4085         }
4086
4087         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4088                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4089                 zb2L0 = 0;
4090                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4091         } else {
4092                 zb2obj = zb2->zb_object;
4093                 zb2level = zb2->zb_level;
4094         }
4095
4096         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4097         if (zb1obj != zb2obj)
4098                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4099         else if (zb1L0 != zb2L0)
4100                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4101         else if (zb1level != zb2level)
4102                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4103         /*
4104          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4105          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4106          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4107          */
4108         return (0);
4109 }
4110
4111 /*
4112  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4113  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4114  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4115  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4116  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4117  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4118  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4119  *  visited.
4120  */
4121 boolean_t
4122 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4123     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4124 {
4125         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4126         mod_zb.zb_blkid++;
4127         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4128
4129         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4130         if (dnp == NULL)
4131                 return (B_FALSE);
4132
4133         /*
4134          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4135          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4136          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4137          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4138          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4139          *
4140          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4141          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4142          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4143          * always 1, so the math works out.
4144          *
4145          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4146          * to make sure that this code still works afterwards.
4147          */
4148         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4149             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4150             last_block) <= 0);
4151 }