]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.3.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
[SA-14:25] Fix kernel stack disclosure in setlogin(2) / getlogin(2).
[FreeBSD/releng/9.3.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, 2014 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39 #include <sys/trim_map.h>
40 #include <sys/zfeature.h>
41
42 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
43 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
44 static int zio_use_uma = 0;
45 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
46 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
47     "Use uma(9) for ZIO allocations");
48
49 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
50         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
51           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
52         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
53           "Number of successful TRIM requests" },
54         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
55           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
56         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
57           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
58 };
59
60 static kstat_t *zio_trim_ksp;
61
62 /*
63  * ==========================================================================
64  * I/O type descriptions
65  * ==========================================================================
66  */
67 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
68         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
69         "zio_ioctl"
70 };
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O kmem caches
75  * ==========================================================================
76  */
77 kmem_cache_t *zio_cache;
78 kmem_cache_t *zio_link_cache;
79 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
80 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
81
82 #ifdef _KERNEL
83 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
84 #endif
85
86 /*
87  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
88  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
89  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
90  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
91  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
92  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
93  * enough analysis has been done to determine optimal values.
94  *
95  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
96  * regular blocks are not deferred.
97  */
98 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
99 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
100 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
101     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
102 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
103 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
104 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
105     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
106 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
107 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
108 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
109     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
110
111 /*
112  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
113  * stage set or will have it later in its lifetime.
114  */
115 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
116
117 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
118
119 #ifdef ZFS_DEBUG
120 int zio_buf_debug_limit = 16384;
121 #else
122 int zio_buf_debug_limit = 0;
123 #endif
124
125 void
126 zio_init(void)
127 {
128         size_t c;
129         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
130             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
131         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
132             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
133         if (!zio_use_uma)
134                 goto out;
135
136         /*
137          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
138          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
139          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
140          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
141          */
142         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
143                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
144                 size_t p2 = size;
145                 size_t align = 0;
146                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
147
148                 while (p2 & (p2 - 1))
149                         p2 &= p2 - 1;
150
151 #ifdef illumos
152 #ifndef _KERNEL
153                 /*
154                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
155                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
156                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
157                  * page with a watched buffer.
158                  */
159                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
160                         continue;
161 #endif
162 #endif /* illumos */
163                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
164                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
165                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
166                         align = PAGESIZE;
167                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
168                         align = p2 >> 2;
169                 }
170
171                 if (align != 0) {
172                         char name[36];
173                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
174                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
175                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
176
177                         /*
178                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
179                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
180                          * stored with the buffers.
181                          */
182                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
183                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
184                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
185                             cflags | KMC_NOTOUCH);
186                 }
187         }
188
189         while (--c != 0) {
190                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
191                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
192                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
193
194                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
195                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
196                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
197         }
198 out:
199
200         zio_inject_init();
201
202         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
203             KSTAT_TYPE_NAMED,
204             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
205             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
206
207         if (zio_trim_ksp != NULL) {
208                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
209                 kstat_install(zio_trim_ksp);
210         }
211 }
212
213 void
214 zio_fini(void)
215 {
216         size_t c;
217         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
218         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
219
220         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
221                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
222                         last_cache = zio_buf_cache[c];
223                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
224                 }
225                 zio_buf_cache[c] = NULL;
226
227                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
228                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
229                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
230                 }
231                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
232         }
233
234         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
235         kmem_cache_destroy(zio_cache);
236
237         zio_inject_fini();
238
239         if (zio_trim_ksp != NULL) {
240                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
241                 zio_trim_ksp = NULL;
242         }
243 }
244
245 /*
246  * ==========================================================================
247  * Allocate and free I/O buffers
248  * ==========================================================================
249  */
250
251 /*
252  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
253  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
254  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
255  * excess / transient data in-core during a crashdump.
256  */
257 void *
258 zio_buf_alloc(size_t size)
259 {
260         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
261
262         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
263
264         if (zio_use_uma)
265                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
266         else
267                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
268 }
269
270 /*
271  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
272  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
273  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
274  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
275  */
276 void *
277 zio_data_buf_alloc(size_t size)
278 {
279         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
280
281         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
282
283         if (zio_use_uma)
284                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
285         else
286                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
287 }
288
289 void
290 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
291 {
292         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
293
294         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
295
296         if (zio_use_uma)
297                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
298         else
299                 kmem_free(buf, size);
300 }
301
302 void
303 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
304 {
305         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
306
307         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
308
309         if (zio_use_uma)
310                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
311         else
312                 kmem_free(buf, size);
313 }
314
315 /*
316  * ==========================================================================
317  * Push and pop I/O transform buffers
318  * ==========================================================================
319  */
320 static void
321 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
322         zio_transform_func_t *transform)
323 {
324         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
325
326         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
327         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
328         zt->zt_bufsize = bufsize;
329         zt->zt_transform = transform;
330
331         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
332         zio->io_transform_stack = zt;
333
334         zio->io_data = data;
335         zio->io_size = size;
336 }
337
338 static void
339 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
340 {
341         zio_transform_t *zt;
342
343         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
344                 if (zt->zt_transform != NULL)
345                         zt->zt_transform(zio,
346                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
347
348                 if (zt->zt_bufsize != 0)
349                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
350
351                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
352                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
353                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
354
355                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
356         }
357 }
358
359 /*
360  * ==========================================================================
361  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
362  * ==========================================================================
363  */
364 static void
365 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
366 {
367         ASSERT(zio->io_size > size);
368
369         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
370                 bcopy(zio->io_data, data, size);
371 }
372
373 static void
374 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
375 {
376         if (zio->io_error == 0 &&
377             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
378             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
379                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
380 }
381
382 /*
383  * ==========================================================================
384  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
385  * ==========================================================================
386  */
387 /*
388  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
389  *        continue calling these functions until they return NULL.
390  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
391  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
392  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
393  *        io_walk_link, which gets annoying.)
394  */
395 zio_t *
396 zio_walk_parents(zio_t *cio)
397 {
398         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
399         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
400
401         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
402         cio->io_walk_link = zl;
403
404         if (zl == NULL)
405                 return (NULL);
406
407         ASSERT(zl->zl_child == cio);
408         return (zl->zl_parent);
409 }
410
411 zio_t *
412 zio_walk_children(zio_t *pio)
413 {
414         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
415         list_t *cl = &pio->io_child_list;
416
417         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
418         pio->io_walk_link = zl;
419
420         if (zl == NULL)
421                 return (NULL);
422
423         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
424         return (zl->zl_child);
425 }
426
427 zio_t *
428 zio_unique_parent(zio_t *cio)
429 {
430         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
431
432         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
433         return (pio);
434 }
435
436 void
437 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
438 {
439         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
440
441         /*
442          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
443          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
444          * Vdev I/Os can only have vdev children.
445          * The following ASSERT captures all of these constraints.
446          */
447         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
448
449         zl->zl_parent = pio;
450         zl->zl_child = cio;
451
452         mutex_enter(&cio->io_lock);
453         mutex_enter(&pio->io_lock);
454
455         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
456
457         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
458                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
459
460         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
461         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
462
463         pio->io_child_count++;
464         cio->io_parent_count++;
465
466         mutex_exit(&pio->io_lock);
467         mutex_exit(&cio->io_lock);
468 }
469
470 static void
471 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
472 {
473         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
474         ASSERT(zl->zl_child == cio);
475
476         mutex_enter(&cio->io_lock);
477         mutex_enter(&pio->io_lock);
478
479         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
480         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
481
482         pio->io_child_count--;
483         cio->io_parent_count--;
484
485         mutex_exit(&pio->io_lock);
486         mutex_exit(&cio->io_lock);
487
488         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
489 }
490
491 static boolean_t
492 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
493 {
494         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
495         boolean_t waiting = B_FALSE;
496
497         mutex_enter(&zio->io_lock);
498         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
499         if (*countp != 0) {
500                 zio->io_stage >>= 1;
501                 zio->io_stall = countp;
502                 waiting = B_TRUE;
503         }
504         mutex_exit(&zio->io_lock);
505
506         return (waiting);
507 }
508
509 static void
510 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
511 {
512         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
513         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
514
515         mutex_enter(&pio->io_lock);
516         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
517                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
518         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
519         ASSERT3U(*countp, >, 0);
520
521         (*countp)--;
522
523         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
524                 pio->io_stall = NULL;
525                 mutex_exit(&pio->io_lock);
526                 zio_execute(pio);
527         } else {
528                 mutex_exit(&pio->io_lock);
529         }
530 }
531
532 static void
533 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
534 {
535         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
536                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
537 }
538
539 /*
540  * ==========================================================================
541  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
542  * ==========================================================================
543  */
544 static zio_t *
545 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
546     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
547     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
548     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
549     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
550 {
551         zio_t *zio;
552
553         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
554         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
555         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
556
557         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
558         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
559         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
560
561         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
562         bzero(zio, sizeof (zio_t));
563
564         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
565         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
566
567         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
568             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
569         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
570             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
571
572         if (vd != NULL)
573                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
574         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
575                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
576         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
577                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
578         else
579                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
580
581         if (bp != NULL) {
582                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
583                 zio->io_bp_copy = *bp;
584                 zio->io_bp_orig = *bp;
585                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
586                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
587                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
588                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
589                         zio->io_logical = zio;
590                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
591                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
592         }
593
594         zio->io_spa = spa;
595         zio->io_txg = txg;
596         zio->io_done = done;
597         zio->io_private = private;
598         zio->io_type = type;
599         zio->io_priority = priority;
600         zio->io_vd = vd;
601         zio->io_offset = offset;
602         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
603         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
604         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
605         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
606         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
607
608         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
609         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
610
611         if (zb != NULL)
612                 zio->io_bookmark = *zb;
613
614         if (pio != NULL) {
615                 if (zio->io_logical == NULL)
616                         zio->io_logical = pio->io_logical;
617                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
618                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
619                 zio_add_child(pio, zio);
620         }
621
622         return (zio);
623 }
624
625 static void
626 zio_destroy(zio_t *zio)
627 {
628         list_destroy(&zio->io_parent_list);
629         list_destroy(&zio->io_child_list);
630         mutex_destroy(&zio->io_lock);
631         cv_destroy(&zio->io_cv);
632         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
633 }
634
635 zio_t *
636 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
637     void *private, enum zio_flag flags)
638 {
639         zio_t *zio;
640
641         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
642             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
643             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
644
645         return (zio);
646 }
647
648 zio_t *
649 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
650 {
651         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
652 }
653
654 zio_t *
655 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
656     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
657     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
658 {
659         zio_t *zio;
660
661         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
662             data, size, done, private,
663             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
664             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
665             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
666
667         return (zio);
668 }
669
670 zio_t *
671 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
672     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
673     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
674     void *private,
675     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
676 {
677         zio_t *zio;
678
679         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
680             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
681             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
682             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
683             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
684             zp->zp_level < 32 &&
685             zp->zp_copies > 0 &&
686             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
687
688         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
689             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
690             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
691             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
692
693         zio->io_ready = ready;
694         zio->io_physdone = physdone;
695         zio->io_prop = *zp;
696
697         return (zio);
698 }
699
700 zio_t *
701 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
702     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
703     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
704 {
705         zio_t *zio;
706
707         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
708             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
709             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
710
711         return (zio);
712 }
713
714 void
715 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
716 {
717         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
718         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
719         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
720         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
721
722         /*
723          * We must reset the io_prop to match the values that existed
724          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
725          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
726          */
727         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
728         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
729         zio->io_prop.zp_copies = copies;
730         zio->io_bp_override = bp;
731 }
732
733 void
734 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
735 {
736         metaslab_check_free(spa, bp);
737
738         /*
739          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
740          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
741          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
742          * in-memory list for later processing.
743          */
744         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
745             txg != spa->spa_syncing_txg ||
746             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
747                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
748         } else {
749                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
750                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
751         }
752 }
753
754 zio_t *
755 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
756     uint64_t size, enum zio_flag flags)
757 {
758         zio_t *zio;
759         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
760
761         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
762             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
763
764         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
765         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
766         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
767
768         metaslab_check_free(spa, bp);
769         arc_freed(spa, bp);
770
771         if (zfs_trim_enabled)
772                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
773                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
774         /*
775          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
776          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
777          * not tied up.
778          */
779         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
780                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
781
782         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
783             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
784             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
785
786         return (zio);
787 }
788
789 zio_t *
790 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
791     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
792 {
793         zio_t *zio;
794
795         /*
796          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
797          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
798          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
799          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
800          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
801          * so that the SPA knows they're in use.
802          *
803          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
804          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
805          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
806          */
807         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
808         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
809         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
810
811         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
812             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
813             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
814
815         return (zio);
816 }
817
818 zio_t *
819 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
820     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
821     enum zio_flag flags)
822 {
823         zio_t *zio;
824         int c;
825
826         if (vd->vdev_children == 0) {
827                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
828                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, offset, NULL,
829                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
830
831                 zio->io_cmd = cmd;
832         } else {
833                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
834
835                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
836                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
837                             offset, size, done, private, flags));
838         }
839
840         return (zio);
841 }
842
843 zio_t *
844 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
845     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
846     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
847 {
848         zio_t *zio;
849
850         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
851         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
852             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
853         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
854
855         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
856             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
857             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
858
859         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
860
861         return (zio);
862 }
863
864 zio_t *
865 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
866     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
867     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
868 {
869         zio_t *zio;
870
871         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
872         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
873             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
874         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
875
876         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
877             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
878             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
879
880         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
881
882         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
883                 /*
884                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
885                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
886                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
887                  * being written to multiple places in parallel.
888                  */
889                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
890                 bcopy(data, wbuf, size);
891                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
892         }
893
894         return (zio);
895 }
896
897 /*
898  * Create a child I/O to do some work for us.
899  */
900 zio_t *
901 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
902         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
903         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
904 {
905         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
906         zio_t *zio;
907
908         ASSERT(vd->vdev_parent ==
909             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
910
911         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
912                 /*
913                  * If we have the bp, then the child should perform the
914                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
915                  * detection as close to the leaves as possible and
916                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
917                  */
918                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
919                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
920         }
921
922         if (vd->vdev_children == 0)
923                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
924
925         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
926
927         /*
928          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
929          * even if the original read was.
930          */
931         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
932                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
933
934         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
935             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
936             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
937
938         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
939         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
940                 zio->io_logical->io_phys_children++;
941
942         return (zio);
943 }
944
945 zio_t *
946 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
947         int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
948         zio_done_func_t *done, void *private)
949 {
950         zio_t *zio;
951
952         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
953
954         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
955             data, size, done, private, type, priority,
956             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
957             vd, offset, NULL,
958             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
959
960         return (zio);
961 }
962
963 void
964 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
965 {
966         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
967             NULL, NULL,
968             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
969 }
970
971 zio_t *
972 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
973 {
974
975         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
976
977         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
978             NULL, NULL,
979             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
980 }
981
982 void
983 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
984 {
985         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
986         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
987         ASSERT(size <= zio->io_size);
988
989         /*
990          * We don't shrink for raidz because of problems with the
991          * reconstruction when reading back less than the block size.
992          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
993          */
994         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
995         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
996                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
997 }
998
999 /*
1000  * ==========================================================================
1001  * Prepare to read and write logical blocks
1002  * ==========================================================================
1003  */
1004
1005 static int
1006 zio_read_bp_init(zio_t **ziop)
1007 {
1008         zio_t *zio = *ziop;
1009         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1010
1011         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1012             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1013             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1014                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1015                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1016
1017                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1018         }
1019
1020         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1021                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1022
1023         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1024                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1025
1026         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1027                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1028
1029         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1030 }
1031
1032 static int
1033 zio_write_bp_init(zio_t **ziop)
1034 {
1035         zio_t *zio = *ziop;
1036         spa_t *spa = zio->io_spa;
1037         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1038         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1039         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1040         uint64_t lsize = zio->io_size;
1041         uint64_t psize = lsize;
1042         int pass = 1;
1043
1044         /*
1045          * If our children haven't all reached the ready stage,
1046          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1047          */
1048         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1049             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1050                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1051
1052         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1053                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1054
1055         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1056
1057         if (zio->io_bp_override) {
1058                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1059                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1060
1061                 *bp = *zio->io_bp_override;
1062                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1063
1064                 /*
1065                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1066                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1067                  * has already occurred.
1068                  */
1069                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1070                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1071                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1072                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1073                 }
1074
1075                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1076
1077                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1078                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1079
1080                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1081                     zp->zp_dedup_verify);
1082
1083                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1084                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1085                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1086                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1087                 }
1088                 zio->io_bp_override = NULL;
1089                 BP_ZERO(bp);
1090         }
1091
1092         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1093                 /*
1094                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1095                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1096                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1097                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1098                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1099                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1100                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1101                  */
1102                 pass = spa_sync_pass(spa);
1103
1104                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1105                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1106                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1107
1108                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1109                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1110
1111                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1112                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1113                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1114         }
1115
1116         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1117                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
1118                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1119                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize,
1120                     (size_t)metaslab_class_get_minblocksize(mc));
1121                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1122                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1123                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1124                 } else {
1125                         ASSERT(psize < lsize);
1126                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1127                 }
1128         }
1129
1130         /*
1131          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1132          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1133          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1134          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1135          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1136          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1137          */
1138         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1139             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1140             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1141                 ASSERT(psize != 0);
1142                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1143                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1144                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1145         } else {
1146                 BP_ZERO(bp);
1147                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1148         }
1149
1150         if (psize == 0) {
1151                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1152                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1153                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1154                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1155                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1156                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1157                 }
1158                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1159         } else {
1160                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1161                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1162                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1163                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1164                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1165                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1166                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1167                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1168                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1169                 if (zp->zp_dedup) {
1170                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1171                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1172                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1173                 }
1174                 if (zp->zp_nopwrite) {
1175                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1176                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1177                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1178                 }
1179         }
1180
1181         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1182 }
1183
1184 static int
1185 zio_free_bp_init(zio_t **ziop)
1186 {
1187         zio_t *zio = *ziop;
1188         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1189
1190         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1191                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1192                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1193         }
1194
1195         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1196 }
1197
1198 /*
1199  * ==========================================================================
1200  * Execute the I/O pipeline
1201  * ==========================================================================
1202  */
1203
1204 static void
1205 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1206 {
1207         spa_t *spa = zio->io_spa;
1208         zio_type_t t = zio->io_type;
1209         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1210
1211         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1212
1213         /*
1214          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1215          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1216          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1217          */
1218         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1219                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1220
1221         /*
1222          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1223          */
1224         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1225                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1226
1227         /*
1228          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1229          * available.
1230          */
1231         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1232             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1233                 q++;
1234
1235         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1236
1237         /*
1238          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1239          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1240          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1241          */
1242 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1243         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1244 #else
1245         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1246 #endif
1247         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1248             flags, &zio->io_tqent);
1249 }
1250
1251 static boolean_t
1252 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1253 {
1254         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1255         spa_t *spa = zio->io_spa;
1256
1257         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1258                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1259                 uint_t i;
1260                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1261                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1262                                 return (B_TRUE);
1263                 }
1264         }
1265
1266         return (B_FALSE);
1267 }
1268
1269 static int
1270 zio_issue_async(zio_t **ziop)
1271 {
1272         zio_t *zio = *ziop;
1273
1274         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1275
1276         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1277 }
1278
1279 void
1280 zio_interrupt(zio_t *zio)
1281 {
1282         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1287  *
1288  *      (1) the I/O completes
1289  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1290  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1291  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1292  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1293  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1294  *
1295  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1296  * burns a thread in cv_wait().
1297  *
1298  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1299  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1300  */
1301 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1302
1303 void
1304 zio_execute(zio_t *zio)
1305 {
1306         zio->io_executor = curthread;
1307
1308         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1309                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1310                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1311                 int rv;
1312
1313                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1314                 ASSERT(ISP2(stage));
1315                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1316
1317                 do {
1318                         stage <<= 1;
1319                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1320
1321                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1322
1323                 /*
1324                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1325                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1326                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1327                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1328                  *
1329                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1330                  * be sent to disk promptly.
1331                  */
1332                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1333                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1334                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1335                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1336                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1337                         return;
1338                 }
1339
1340                 zio->io_stage = stage;
1341                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](&zio);
1342
1343                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1344                         return;
1345
1346                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * ==========================================================================
1352  * Initiate I/O, either sync or async
1353  * ==========================================================================
1354  */
1355 int
1356 zio_wait(zio_t *zio)
1357 {
1358         int error;
1359
1360         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1361         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1362
1363         zio->io_waiter = curthread;
1364
1365         zio_execute(zio);
1366
1367         mutex_enter(&zio->io_lock);
1368         while (zio->io_executor != NULL)
1369                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1370         mutex_exit(&zio->io_lock);
1371
1372         error = zio->io_error;
1373         zio_destroy(zio);
1374
1375         return (error);
1376 }
1377
1378 void
1379 zio_nowait(zio_t *zio)
1380 {
1381         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1382
1383         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1384             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1385                 /*
1386                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1387                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1388                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1389                  */
1390                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1391
1392                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1393         }
1394
1395         zio_execute(zio);
1396 }
1397
1398 /*
1399  * ==========================================================================
1400  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1401  * ==========================================================================
1402  */
1403
1404 static void
1405 zio_reexecute(zio_t *pio)
1406 {
1407         zio_t *cio, *cio_next;
1408
1409         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1410         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1411         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1412         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1413
1414         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1415         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1416         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1417         pio->io_reexecute = 0;
1418         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1419         pio->io_error = 0;
1420         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1421                 pio->io_state[w] = 0;
1422         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1423                 pio->io_child_error[c] = 0;
1424
1425         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1426                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1427
1428         /*
1429          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1430          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1431          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1432          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1433          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1434          */
1435         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1436                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1437                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1438                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1439                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1440                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1441                 zio_reexecute(cio);
1442         }
1443
1444         /*
1445          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1446          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1447          * responsibility of the caller to wait on him.
1448          */
1449         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1450                 zio_execute(pio);
1451 }
1452
1453 void
1454 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1455 {
1456         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1457                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1458                     "failure and the failure mode property for this pool "
1459                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1460
1461         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1462
1463         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1464
1465         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1466                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1467                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1468                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1469
1470         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1471
1472         if (zio != NULL) {
1473                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1474                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1475                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1476                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1477                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1478                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1479         }
1480
1481         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1482 }
1483
1484 int
1485 zio_resume(spa_t *spa)
1486 {
1487         zio_t *pio;
1488
1489         /*
1490          * Reexecute all previously suspended i/o.
1491          */
1492         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1493         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1494         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1495         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1496         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1497         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1498
1499         if (pio == NULL)
1500                 return (0);
1501
1502         zio_reexecute(pio);
1503         return (zio_wait(pio));
1504 }
1505
1506 void
1507 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1508 {
1509         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1510         while (spa_suspended(spa))
1511                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1512         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1513 }
1514
1515 /*
1516  * ==========================================================================
1517  * Gang blocks.
1518  *
1519  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1520  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1521  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1522  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1523  * block from smaller fragments.
1524  *
1525  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1526  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1527  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1528  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1529  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1530  *
1531  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1532  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1533  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1534  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1535  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1536  *
1537  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1538  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1539  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1540  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1541  *
1542  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1543  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1544  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1545  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1546  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1547  * bps for every constituent of the gang block.
1548  *
1549  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1550  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1551  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1552  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1553  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1554  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1555  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1556  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1557  * gang header's blk_cksum as described above.
1558  *
1559  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1560  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1561  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1562  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1563  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1564  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1565  *
1566  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1567  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1568  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1569  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1570  *
1571  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1572  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1573  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1574  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1575  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1576  *
1577  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1578  * ==========================================================================
1579  */
1580
1581 static zio_t *
1582 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1583 {
1584         if (gn != NULL)
1585                 return (pio);
1586
1587         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1588             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1589             &pio->io_bookmark));
1590 }
1591
1592 zio_t *
1593 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1594 {
1595         zio_t *zio;
1596
1597         if (gn != NULL) {
1598                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1599                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1600                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1601                 /*
1602                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1603                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1604                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1605                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1606                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1607                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1608                  * this is just good hygiene.)
1609                  */
1610                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1611                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1612                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1613                 }
1614                 /*
1615                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1616                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1617                  */
1618                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1619                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1620         } else {
1621                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1622                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1623                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1624         }
1625
1626         return (zio);
1627 }
1628
1629 /* ARGSUSED */
1630 zio_t *
1631 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1632 {
1633         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1634             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1635             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1636 }
1637
1638 /* ARGSUSED */
1639 zio_t *
1640 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1641 {
1642         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1643             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1644 }
1645
1646 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1647         NULL,
1648         zio_read_gang,
1649         zio_rewrite_gang,
1650         zio_free_gang,
1651         zio_claim_gang,
1652         NULL
1653 };
1654
1655 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1656
1657 static zio_gang_node_t *
1658 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1659 {
1660         zio_gang_node_t *gn;
1661
1662         ASSERT(*gnpp == NULL);
1663
1664         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1665         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1666         *gnpp = gn;
1667
1668         return (gn);
1669 }
1670
1671 static void
1672 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1673 {
1674         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1675
1676         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1677                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1678
1679         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1680         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1681         *gnpp = NULL;
1682 }
1683
1684 static void
1685 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1686 {
1687         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1688
1689         if (gn == NULL)
1690                 return;
1691
1692         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1693                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1694
1695         zio_gang_node_free(gnpp);
1696 }
1697
1698 static void
1699 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1700 {
1701         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1702
1703         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1704         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1705
1706         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1707             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1708             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1709 }
1710
1711 static void
1712 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1713 {
1714         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1715         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1716         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1717
1718         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1719         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1720
1721         if (zio->io_error)
1722                 return;
1723
1724         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1725                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1726
1727         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1728         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1729         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1730
1731         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1732                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1733                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1734                         continue;
1735                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1736         }
1737 }
1738
1739 static void
1740 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1741 {
1742         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1743         zio_t *zio;
1744
1745         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1746         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1747         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1748
1749         /*
1750          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1751          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1752          */
1753         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1754
1755         if (gn != NULL) {
1756                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1757
1758                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1759                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1760                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1761                                 continue;
1762                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1763                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1764                 }
1765         }
1766
1767         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1768                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1769
1770         if (zio != pio)
1771                 zio_nowait(zio);
1772 }
1773
1774 static int
1775 zio_gang_assemble(zio_t **ziop)
1776 {
1777         zio_t *zio = *ziop;
1778         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1779
1780         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1781         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1782
1783         zio->io_gang_leader = zio;
1784
1785         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1786
1787         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1788 }
1789
1790 static int
1791 zio_gang_issue(zio_t **ziop)
1792 {
1793         zio_t *zio = *ziop;
1794         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1795
1796         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1797                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1798
1799         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1800         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1801
1802         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1803                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1804         else
1805                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1806
1807         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1808
1809         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1810 }
1811
1812 static void
1813 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1814 {
1815         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1816         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1817         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1818         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1819         uint64_t asize;
1820
1821         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1822                 return;
1823
1824         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1825
1826         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1827         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1828         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1829         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1830         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1831
1832         mutex_enter(&pio->io_lock);
1833         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1834                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1835                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1836                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1837                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1838         }
1839         mutex_exit(&pio->io_lock);
1840 }
1841
1842 static int
1843 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1844 {
1845         spa_t *spa = pio->io_spa;
1846         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1847         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1848         zio_t *zio;
1849         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1850         zio_gbh_phys_t *gbh;
1851         uint64_t txg = pio->io_txg;
1852         uint64_t resid = pio->io_size;
1853         uint64_t lsize;
1854         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1855         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1856         zio_prop_t zp;
1857         int error;
1858
1859         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1860             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1861             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1862         if (error) {
1863                 pio->io_error = error;
1864                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1865         }
1866
1867         if (pio == gio) {
1868                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1869         } else {
1870                 gnpp = pio->io_private;
1871                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1872         }
1873
1874         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1875         gbh = gn->gn_gbh;
1876         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1877
1878         /*
1879          * Create the gang header.
1880          */
1881         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1882             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1883
1884         /*
1885          * Create and nowait the gang children.
1886          */
1887         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1888                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1889                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1890                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1891
1892                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1893                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1894                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1895                 zp.zp_level = 0;
1896                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1897                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1898                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1899                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1900
1901                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1902                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1903                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1904                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1905                     &pio->io_bookmark));
1906         }
1907
1908         /*
1909          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1910          */
1911         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1912
1913         zio_nowait(zio);
1914
1915         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1916 }
1917
1918 /*
1919  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1920  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1921  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1922  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1923  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1924  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1925  */
1926 static int
1927 zio_nop_write(zio_t **ziop)
1928 {
1929         zio_t *zio = *ziop;
1930         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1931         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1932         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1933
1934         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1935         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1936         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1937         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1938         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1939         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1940
1941         /*
1942          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1943          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1944          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1945          * allocate a new bp.
1946          */
1947         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1948             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1949             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1950             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1951             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1952             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1953                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1954
1955         /*
1956          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1957          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1958          */
1959         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1960                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1961                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1962                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1963                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1964                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1965                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1966
1967                 *bp = *bp_orig;
1968                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1969                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1970         }
1971
1972         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1973 }
1974
1975 /*
1976  * ==========================================================================
1977  * Dedup
1978  * ==========================================================================
1979  */
1980 static void
1981 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1982 {
1983         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1984         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1985         ddt_phys_t *ddp;
1986         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1987
1988         mutex_enter(&pio->io_lock);
1989         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1990         if (zio->io_error == 0)
1991                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1992         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1993                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1994         else
1995                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1996         mutex_exit(&pio->io_lock);
1997 }
1998
1999 static int
2000 zio_ddt_read_start(zio_t **ziop)
2001 {
2002         zio_t *zio = *ziop;
2003         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2004
2005         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2006         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2007         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2008
2009         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2010                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2011                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2012                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2013                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2014                 blkptr_t blk;
2015
2016                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2017                 zio->io_vsd = dde;
2018
2019                 if (ddp_self == NULL)
2020                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2021
2022                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2023                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2024                                 continue;
2025                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2026                             &blk);
2027                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2028                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2029                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2030                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2031                             &zio->io_bookmark));
2032                 }
2033                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2034         }
2035
2036         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2037             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2038             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2039
2040         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2041 }
2042
2043 static int
2044 zio_ddt_read_done(zio_t **ziop)
2045 {
2046         zio_t *zio = *ziop;
2047         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2048
2049         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2050                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2051
2052         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2053         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2054         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2055
2056         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2057                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2058                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2059                 if (ddt == NULL) {
2060                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2061                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2062                 }
2063                 if (dde == NULL) {
2064                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2065                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2066                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2067                 }
2068                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2069                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2070                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2071                 }
2072                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2073                 zio->io_vsd = NULL;
2074         }
2075
2076         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2077
2078         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2079 }
2080
2081 static boolean_t
2082 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2083 {
2084         spa_t *spa = zio->io_spa;
2085
2086         /*
2087          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2088          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2089          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2090          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2091          */
2092         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2093                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2094
2095                 if (lio != NULL) {
2096                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2097                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2098                             zio->io_orig_size) != 0);
2099                 }
2100         }
2101
2102         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2103                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2104
2105                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2106                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2107                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2108                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2109                         int error;
2110
2111                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2112
2113                         ddt_exit(ddt);
2114
2115                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2116                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2117                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2118                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2119
2120                         if (error == 0) {
2121                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2122                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2123                                     zio->io_orig_size) != 0)
2124                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2125                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2126                         }
2127
2128                         ddt_enter(ddt);
2129                         return (error != 0);
2130                 }
2131         }
2132
2133         return (B_FALSE);
2134 }
2135
2136 static void
2137 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2138 {
2139         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2140         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2141         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2142         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2143         zio_t *pio;
2144
2145         if (zio->io_error)
2146                 return;
2147
2148         ddt_enter(ddt);
2149
2150         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2151
2152         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2153
2154         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2155                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2156
2157         ddt_exit(ddt);
2158 }
2159
2160 static void
2161 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2162 {
2163         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2164         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2165         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2166         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2167
2168         ddt_enter(ddt);
2169
2170         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2171         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2172         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2173
2174         if (zio->io_error == 0) {
2175                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2176                         ddt_phys_addref(ddp);
2177         } else {
2178                 ddt_phys_clear(ddp);
2179         }
2180
2181         ddt_exit(ddt);
2182 }
2183
2184 static void
2185 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2186 {
2187         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2188         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2189         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2190         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2191         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2192         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2193         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2194
2195         ddt_enter(ddt);
2196
2197         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2198         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2199         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2200
2201         if (zio->io_error == 0) {
2202                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2203                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2204                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2205                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2206                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2207                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2208         }
2209
2210         ddt_exit(ddt);
2211 }
2212
2213 static int
2214 zio_ddt_write(zio_t **ziop)
2215 {
2216         zio_t *zio = *ziop;
2217         spa_t *spa = zio->io_spa;
2218         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2219         uint64_t txg = zio->io_txg;
2220         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2221         int p = zp->zp_copies;
2222         int ditto_copies;
2223         zio_t *cio = NULL;
2224         zio_t *dio = NULL;
2225         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2226         ddt_entry_t *dde;
2227         ddt_phys_t *ddp;
2228
2229         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2230         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2231         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2232
2233         ddt_enter(ddt);
2234         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2235         ddp = &dde->dde_phys[p];
2236
2237         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2238                 /*
2239                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2240                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2241                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2242                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2243                  */
2244                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2245                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2246                         zio_pop_transforms(zio);
2247                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2248                         BP_ZERO(bp);
2249                 } else {
2250                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2251                 }
2252                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2253                 ddt_exit(ddt);
2254                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2255         }
2256
2257         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2258         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2259
2260         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2261             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2262                 zio_prop_t czp = *zp;
2263
2264                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2265
2266                 /*
2267                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2268                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2269                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2270                  * This is safe, because using the override bp is just an
2271                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2272                  */
2273                 if (zio->io_bp_override) {
2274                         zio_pop_transforms(zio);
2275                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2276                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2277                         zio->io_bp_override = NULL;
2278                         BP_ZERO(bp);
2279                         ddt_exit(ddt);
2280                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2281                 }
2282
2283                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2284                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2285                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2286                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2287
2288                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2289                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2290         }
2291
2292         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2293                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2294                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2295                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2296                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2297                 else
2298                         ddt_phys_addref(ddp);
2299         } else if (zio->io_bp_override) {
2300                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2301                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2302                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2303                 ddt_phys_addref(ddp);
2304         } else {
2305                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2306                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2307                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2308                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2309
2310                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2311                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2312         }
2313
2314         ddt_exit(ddt);
2315
2316         if (cio)
2317                 zio_nowait(cio);
2318         if (dio)
2319                 zio_nowait(dio);
2320
2321         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2322 }
2323
2324 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2325
2326 static int
2327 zio_ddt_free(zio_t **ziop)
2328 {
2329         zio_t *zio = *ziop;
2330         spa_t *spa = zio->io_spa;
2331         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2332         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2333         ddt_entry_t *dde;
2334         ddt_phys_t *ddp;
2335
2336         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2337         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2338
2339         ddt_enter(ddt);
2340         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2341         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2342         ddt_phys_decref(ddp);
2343         ddt_exit(ddt);
2344
2345         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2346 }
2347
2348 /*
2349  * ==========================================================================
2350  * Allocate and free blocks
2351  * ==========================================================================
2352  */
2353 static int
2354 zio_dva_allocate(zio_t **ziop)
2355 {
2356         zio_t *zio = *ziop;
2357         spa_t *spa = zio->io_spa;
2358         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2359         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2360         int error;
2361         int flags = 0;
2362
2363         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2364                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2365                 zio->io_gang_leader = zio;
2366         }
2367
2368         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2369         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2370         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2371         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2372         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2373
2374         /*
2375          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2376          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2377          * the "fast" gang feature.
2378          */
2379         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2380         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2381             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2382         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2383             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2384
2385         if (error) {
2386                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2387                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2388                     error);
2389                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2390                         return (zio_write_gang_block(zio));
2391                 zio->io_error = error;
2392         }
2393
2394         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2395 }
2396
2397 static int
2398 zio_dva_free(zio_t **ziop)
2399 {
2400         zio_t *zio = *ziop;
2401
2402         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2403
2404         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2405 }
2406
2407 static int
2408 zio_dva_claim(zio_t **ziop)
2409 {
2410         zio_t *zio = *ziop;
2411         int error;
2412
2413         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2414         if (error)
2415                 zio->io_error = error;
2416
2417         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2418 }
2419
2420 /*
2421  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2422  * and we want to give back the block we just allocated.
2423  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2424  */
2425 static void
2426 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2427 {
2428         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2429         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2430
2431         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2432                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2433
2434         if (gn != NULL) {
2435                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2436                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2437                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2438                 }
2439         }
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2444  */
2445 int
2446 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2447     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2448 {
2449         int error = 1;
2450
2451         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2452
2453         /*
2454          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2455          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2456          * when allocating them.
2457          */
2458         if (use_slog) {
2459                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2460                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2461                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2462         }
2463
2464         if (error) {
2465                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2466                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2467                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2468         }
2469
2470         if (error == 0) {
2471                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2472                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2473                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2474                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2475                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2476                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2477                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2478                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2479                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2480                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2481         }
2482
2483         return (error);
2484 }
2485
2486 /*
2487  * Free an intent log block.
2488  */
2489 void
2490 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2491 {
2492         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2493         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2494
2495         zio_free(spa, txg, bp);
2496 }
2497
2498 /*
2499  * ==========================================================================
2500  * Read, write and delete to physical devices
2501  * ==========================================================================
2502  */
2503 static int
2504 zio_vdev_io_start(zio_t **ziop)
2505 {
2506         zio_t *zio = *ziop;
2507         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2508         uint64_t align;
2509         spa_t *spa = zio->io_spa;
2510
2511         ASSERT(zio->io_error == 0);
2512         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2513
2514         if (vd == NULL) {
2515                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2516                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2517
2518                 /*
2519                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2520                  */
2521                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2522         }
2523
2524         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2525                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2526                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2527         }
2528
2529         /*
2530          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2531          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2532          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2533          * characteristics:
2534          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2535          *      - any reads of user data
2536          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2537          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2538          */
2539         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2540             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2541             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2542             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2543                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2544                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2545                 if (old != new)
2546                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2547         }
2548
2549         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2550
2551         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2552                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2553                 char *abuf = NULL;
2554                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2555                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2556                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2557                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2558                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2559                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2560                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2561                 }
2562                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2563                     zio_subblock);
2564         }
2565
2566         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2567         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2568         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2569
2570         /*
2571          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2572          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2573          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2574          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2575          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2576          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2577          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2578          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2579          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2580          * The same logic applies to any form of nested replication:
2581          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2582          */
2583         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2584             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2585             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2586             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2587                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2588                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2589                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2590         }
2591
2592         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2593             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2594
2595                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
2596                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2597
2598                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2599                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2600                 *ziop = zio;
2601
2602                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2603                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2604                         zio_interrupt(zio);
2605                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2606                 }
2607         }
2608
2609         /*
2610          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2611          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2612          * only repair blocks that aren't freed.
2613          */
2614         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2615             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2616                 if (!trim_map_write_start(zio))
2617                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2618         }
2619
2620         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2621 }
2622
2623 static int
2624 zio_vdev_io_done(zio_t **ziop)
2625 {
2626         zio_t *zio = *ziop;
2627         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2628         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2629         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2630
2631         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2632                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2633
2634         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2635             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2636
2637         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2638             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2639
2640                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2641                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2642                         trim_map_write_done(zio);
2643
2644                 vdev_queue_io_done(zio);
2645
2646                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2647                         vdev_cache_write(zio);
2648
2649                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2650                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2651                             zio, EIO);
2652
2653                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2654                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2655
2656                 if (zio->io_error) {
2657                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2658                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2659                         } else {
2660                                 unexpected_error = B_TRUE;
2661                         }
2662                 }
2663         }
2664
2665         ops->vdev_op_io_done(zio);
2666
2667         if (unexpected_error)
2668                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2669
2670         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2671 }
2672
2673 /*
2674  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2675  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2676  */
2677 static void
2678 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2679     const void *good_buf)
2680 {
2681         /* no processing needed */
2682         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2683 }
2684
2685 /*ARGSUSED*/
2686 void
2687 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2688 {
2689         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2690
2691         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2692
2693         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2694         zcr->zcr_cbdata = buf;
2695         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2696         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2697 }
2698
2699 static int
2700 zio_vdev_io_assess(zio_t **ziop)
2701 {
2702         zio_t *zio = *ziop;
2703         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2704
2705         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2706                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2707
2708         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2709                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2710
2711         if (zio->io_vsd != NULL) {
2712                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2713                 zio->io_vsd = NULL;
2714         }
2715
2716         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2717                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2718
2719         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2720                 switch (zio->io_error) {
2721                 case 0:
2722                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2723                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2724                         break;
2725                 case EOPNOTSUPP:
2726                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2727                         break;
2728                 default:
2729                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2730                         break;
2731                 }
2732
2733         /*
2734          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2735          *
2736          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2737          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2738          */
2739         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2740             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2741                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2742                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2743                 zio->io_error = 0;
2744                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2745                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2746                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2747                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2748                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2749                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2750         }
2751
2752         /*
2753          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2754          * if the device is not accessible at all.
2755          */
2756         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2757             !vdev_accessible(vd, zio))
2758                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2759
2760         /*
2761          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2762          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2763          */
2764         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2765             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2766                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2767         }
2768
2769         if (zio->io_error)
2770                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2771
2772         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2773             zio->io_physdone != NULL) {
2774                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2775                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2776                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2777         }
2778
2779         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2780 }
2781
2782 void
2783 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2784 {
2785         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2786         ASSERT(zio->io_error == 0);
2787
2788         zio->io_stage >>= 1;
2789 }
2790
2791 void
2792 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2793 {
2794         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2795
2796         zio->io_stage >>= 1;
2797 }
2798
2799 void
2800 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2801 {
2802         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2803         ASSERT(zio->io_error == 0);
2804
2805         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2806         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2807 }
2808
2809 /*
2810  * ==========================================================================
2811  * Generate and verify checksums
2812  * ==========================================================================
2813  */
2814 static int
2815 zio_checksum_generate(zio_t **ziop)
2816 {
2817         zio_t *zio = *ziop;
2818         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2819         enum zio_checksum checksum;
2820
2821         if (bp == NULL) {
2822                 /*
2823                  * This is zio_write_phys().
2824                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2825                  */
2826                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2827
2828                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2829                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2830
2831                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2832         } else {
2833                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2834                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2835                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2836                 } else {
2837                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2838                 }
2839         }
2840
2841         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2842
2843         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2844 }
2845
2846 static int
2847 zio_checksum_verify(zio_t **ziop)
2848 {
2849         zio_t *zio = *ziop;
2850         zio_bad_cksum_t info;
2851         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2852         int error;
2853
2854         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2855
2856         if (bp == NULL) {
2857                 /*
2858                  * This is zio_read_phys().
2859                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2860                  */
2861                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2862                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2863
2864                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2865         }
2866
2867         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2868                 zio->io_error = error;
2869                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2870                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2871                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2872                             zio->io_size, NULL, &info);
2873                 }
2874         }
2875
2876         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2877 }
2878
2879 /*
2880  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2881  */
2882 void
2883 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2884 {
2885         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2886 }
2887
2888 /*
2889  * ==========================================================================
2890  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2891  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2892  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2893  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2894  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2895  * ==========================================================================
2896  */
2897 int
2898 zio_worst_error(int e1, int e2)
2899 {
2900         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2901         int r1, r2;
2902
2903         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2904                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2905                         break;
2906
2907         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2908                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2909                         break;
2910
2911         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2912 }
2913
2914 /*
2915  * ==========================================================================
2916  * I/O completion
2917  * ==========================================================================
2918  */
2919 static int
2920 zio_ready(zio_t **ziop)
2921 {
2922         zio_t *zio = *ziop;
2923         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2924         zio_t *pio, *pio_next;
2925
2926         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2927             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2928                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2929
2930         if (zio->io_ready) {
2931                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2932                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2933                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2934                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2935
2936                 zio->io_ready(zio);
2937         }
2938
2939         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2940                 zio->io_bp_copy = *bp;
2941
2942         if (zio->io_error)
2943                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2944
2945         mutex_enter(&zio->io_lock);
2946         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2947         pio = zio_walk_parents(zio);
2948         mutex_exit(&zio->io_lock);
2949
2950         /*
2951          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2952          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2953          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2954          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2955          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2956          */
2957         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2958                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2959                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2960         }
2961
2962         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2963                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2964                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2965                 } else {
2966                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2967                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2968                 }
2969         }
2970
2971         if (zio_injection_enabled &&
2972             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2973                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2974
2975         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2976 }
2977
2978 static int
2979 zio_done(zio_t **ziop)
2980 {
2981         zio_t *zio = *ziop;
2982         spa_t *spa = zio->io_spa;
2983         zio_t *lio = zio->io_logical;
2984         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2985         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2986         uint64_t psize = zio->io_size;
2987         zio_t *pio, *pio_next;
2988
2989         /*
2990          * If our children haven't all completed,
2991          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2992          */
2993         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2994             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2995             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2996             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2997                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2998
2999         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3000                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3001                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3002
3003         if (bp != NULL) {
3004                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3005                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3006                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3007                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3008                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3009                     zio->io_bp_override == NULL &&
3010                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3011                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3012                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3013                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3014                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3015                 }
3016                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3017                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3018         }
3019
3020         /*
3021          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3022          */
3023         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3024         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3025         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3026
3027         /*
3028          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3029          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3030          */
3031         if (zio->io_error == 0) {
3032                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3033                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3034                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3035                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3036                         char *abuf = zio->io_data;
3037
3038                         if (asize != psize) {
3039                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3040                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3041                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3042                         }
3043
3044                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3045                         zcr->zcr_next = NULL;
3046                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3047                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3048
3049                         if (asize != psize)
3050                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3051                 }
3052         }
3053
3054         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3055
3056         vdev_stat_update(zio, psize);
3057
3058         if (zio->io_error) {
3059                 /*
3060                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3061                  * generate an error message describing the I/O failure
3062                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3063                  * device is currently unavailable.
3064                  */
3065                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3066                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3067
3068                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3069                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3070                     zio == lio) {
3071                         /*
3072                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3073                          * error and generate a logical data ereport.
3074                          */
3075                         spa_log_error(spa, zio);
3076                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3077                             0, 0);
3078                 }
3079         }
3080
3081         if (zio->io_error && zio == lio) {
3082                 /*
3083                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3084                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3085                  */
3086                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3087                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3088
3089                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3090                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3091                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3092                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3093                         else
3094                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3095                 }
3096
3097                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3098                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3099                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3100                     zio->io_error == ENXIO &&
3101                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3102                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3103                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3104
3105                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3106                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3107
3108                 /*
3109                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3110                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3111                  * based on checksums.  It also might be a good place
3112                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3113                  * processing.
3114                  */
3115         }
3116
3117         /*
3118          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3119          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3120          * errors with errors that happened to the zio itself when
3121          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3122          */
3123         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3124
3125         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3126             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3127             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3128                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3129
3130         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3131
3132         /*
3133          * Godfather I/Os should never suspend.
3134          */
3135         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3136             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3137                 zio->io_reexecute = 0;
3138
3139         if (zio->io_reexecute) {
3140                 /*
3141                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3142                  *
3143                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3144                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3145                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3146                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3147                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3148                  *
3149                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3150                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3151                  * parents not executing until children are ready.
3152                  */
3153                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3154
3155                 zio->io_gang_leader = NULL;
3156
3157                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3158                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3159                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3160
3161                 /*
3162                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3163                  * not a true parent to them. It will track them through
3164                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3165                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3166                  * I/O to return status without blocking.
3167                  */
3168                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3169                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3170                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3171
3172                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3173                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3174                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3175                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3176                         }
3177                 }
3178
3179                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3180                         /*
3181                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3182                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3183                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3184                          */
3185                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3186                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3187                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3188                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3189                         /*
3190                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3191                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3192                          */
3193                         zio_suspend(spa, zio);
3194                 } else {
3195                         /*
3196                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3197                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3198                          */
3199 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3200                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3201 #else
3202                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3203 #endif
3204                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3205                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3206                             0, &zio->io_tqent);
3207                 }
3208                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3209         }
3210
3211         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3212         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3213         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3214
3215         /*
3216          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3217          */
3218         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3219                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3220                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3221                 zcr->zcr_next = NULL;
3222                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3223                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3224         }
3225
3226         /*
3227          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3228          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3229          * such, cannot acquire any new parents.
3230          */
3231         if (zio->io_done)
3232                 zio->io_done(zio);
3233
3234         mutex_enter(&zio->io_lock);
3235         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3236         mutex_exit(&zio->io_lock);
3237
3238         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3239                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3240                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3241                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3242                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3243         }
3244
3245         if (zio->io_waiter != NULL) {
3246                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3247                 zio->io_executor = NULL;
3248                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3249                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3250         } else {
3251                 zio_destroy(zio);
3252         }
3253
3254         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3255 }
3256
3257 /*
3258  * ==========================================================================
3259  * I/O pipeline definition
3260  * ==========================================================================
3261  */
3262 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3263         NULL,
3264         zio_read_bp_init,
3265         zio_free_bp_init,
3266         zio_issue_async,
3267         zio_write_bp_init,
3268         zio_checksum_generate,
3269         zio_nop_write,
3270         zio_ddt_read_start,
3271         zio_ddt_read_done,
3272         zio_ddt_write,
3273         zio_ddt_free,
3274         zio_gang_assemble,
3275         zio_gang_issue,
3276         zio_dva_allocate,
3277         zio_dva_free,
3278         zio_dva_claim,
3279         zio_ready,
3280         zio_vdev_io_start,
3281         zio_vdev_io_done,
3282         zio_vdev_io_assess,
3283         zio_checksum_verify,
3284         zio_done
3285 };
3286
3287 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3288 boolean_t
3289 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3290     const zbookmark_t *zb2)
3291 {
3292         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3293
3294         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3295         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3296
3297         /*
3298          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3299          * everything else.
3300          */
3301         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3302                 return (B_TRUE);
3303
3304         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3305         if (dnp == NULL)
3306                 return (B_FALSE);
3307
3308         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3309             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3310
3311         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3312             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3313
3314         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3315                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3316                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3317                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3318         }
3319
3320         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3321                 return (B_TRUE);
3322         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3323                 return (B_FALSE);
3324         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3325                 return (B_FALSE);
3326         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3327 }