]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r258631: MFV r247578
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2013 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39 #include <sys/trim_map.h>
40
41 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
42 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
43 static int zio_use_uma = 0;
44 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
45 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
46     "Use uma(9) for ZIO allocations");
47
48 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
49         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
50           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
51         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
52           "Number of successful TRIM requests" },
53         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
54           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
55         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
56           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
57 };
58
59 static kstat_t *zio_trim_ksp;
60
61 /*
62  * ==========================================================================
63  * I/O priority table
64  * ==========================================================================
65  */
66 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
67         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
68         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
69         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
70         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
71         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
72         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
73         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
74         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
75         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
76         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
77         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
78         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
79         30,     /* ZIO_PRIORITY_TRIM            */
80 };
81
82 /*
83  * ==========================================================================
84  * I/O type descriptions
85  * ==========================================================================
86  */
87 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
88         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
89         "zio_ioctl"
90 };
91
92 /*
93  * ==========================================================================
94  * I/O kmem caches
95  * ==========================================================================
96  */
97 kmem_cache_t *zio_cache;
98 kmem_cache_t *zio_link_cache;
99 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
100 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
101
102 #ifdef _KERNEL
103 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
104 #endif
105 extern int zfs_mg_alloc_failures;
106
107 /*
108  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
109  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
110  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
111  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
112  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
113  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
114  * enough analysis has been done to determine optimal values.
115  *
116  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
117  * regular blocks are not deferred.
118  */
119 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
120 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
121 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
122     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
123 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
124 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
127 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
128 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
129 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
130     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
131
132 /*
133  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
134  * stage set or will have it later in its lifetime.
135  */
136 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
137
138 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
139
140 #ifdef ZFS_DEBUG
141 int zio_buf_debug_limit = 16384;
142 #else
143 int zio_buf_debug_limit = 0;
144 #endif
145
146 void
147 zio_init(void)
148 {
149         size_t c;
150         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
151             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
152         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
153             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154
155         /*
156          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
157          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
158          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
159          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
160          */
161         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
162                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
163                 size_t p2 = size;
164                 size_t align = 0;
165                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
166
167                 while (p2 & (p2 - 1))
168                         p2 &= p2 - 1;
169
170 #ifdef illumos
171 #ifndef _KERNEL
172                 /*
173                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
174                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
175                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
176                  * page with a watched buffer.
177                  */
178                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
179                         continue;
180 #endif
181 #endif /* illumos */
182                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
183                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
184                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
185                         align = PAGESIZE;
186                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
187                         align = p2 >> 2;
188                 }
189
190                 if (align != 0) {
191                         char name[36];
192                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
193                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
194                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
195
196                         /*
197                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
198                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
199                          * stored with the buffers.
200                          */
201                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
202                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
203                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
204                             cflags | KMC_NOTOUCH);
205                 }
206         }
207
208         while (--c != 0) {
209                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
210                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
211                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
212
213                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
216         }
217
218         /*
219          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
220          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
221          */
222         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
223                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
224         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
225                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
226
227         zio_inject_init();
228
229         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
230             KSTAT_TYPE_NAMED,
231             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
232             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
233
234         if (zio_trim_ksp != NULL) {
235                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
236                 kstat_install(zio_trim_ksp);
237         }
238 }
239
240 void
241 zio_fini(void)
242 {
243         size_t c;
244         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
245         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
246
247         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
248                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
249                         last_cache = zio_buf_cache[c];
250                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
251                 }
252                 zio_buf_cache[c] = NULL;
253
254                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
255                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
256                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
257                 }
258                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
259         }
260
261         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
262         kmem_cache_destroy(zio_cache);
263
264         zio_inject_fini();
265
266         if (zio_trim_ksp != NULL) {
267                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
268                 zio_trim_ksp = NULL;
269         }
270 }
271
272 /*
273  * ==========================================================================
274  * Allocate and free I/O buffers
275  * ==========================================================================
276  */
277
278 /*
279  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
280  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
281  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
282  * excess / transient data in-core during a crashdump.
283  */
284 void *
285 zio_buf_alloc(size_t size)
286 {
287         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
288
289         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
290
291         if (zio_use_uma)
292                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
293         else
294                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
295 }
296
297 /*
298  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
299  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
300  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
301  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
302  */
303 void *
304 zio_data_buf_alloc(size_t size)
305 {
306         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
307
308         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
309
310         if (zio_use_uma)
311                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
312         else
313                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
314 }
315
316 void
317 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
318 {
319         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
320
321         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
322
323         if (zio_use_uma)
324                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
325         else
326                 kmem_free(buf, size);
327 }
328
329 void
330 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
331 {
332         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
333
334         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
335
336         if (zio_use_uma)
337                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
338         else
339                 kmem_free(buf, size);
340 }
341
342 /*
343  * ==========================================================================
344  * Push and pop I/O transform buffers
345  * ==========================================================================
346  */
347 static void
348 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
349         zio_transform_func_t *transform)
350 {
351         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
352
353         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
354         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
355         zt->zt_bufsize = bufsize;
356         zt->zt_transform = transform;
357
358         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
359         zio->io_transform_stack = zt;
360
361         zio->io_data = data;
362         zio->io_size = size;
363 }
364
365 static void
366 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
367 {
368         zio_transform_t *zt;
369
370         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
371                 if (zt->zt_transform != NULL)
372                         zt->zt_transform(zio,
373                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
374
375                 if (zt->zt_bufsize != 0)
376                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
377
378                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
379                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
380                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
381
382                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
383         }
384 }
385
386 /*
387  * ==========================================================================
388  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
389  * ==========================================================================
390  */
391 static void
392 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
393 {
394         ASSERT(zio->io_size > size);
395
396         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
397                 bcopy(zio->io_data, data, size);
398 }
399
400 static void
401 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
402 {
403         if (zio->io_error == 0 &&
404             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
405             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
406                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
407 }
408
409 /*
410  * ==========================================================================
411  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
412  * ==========================================================================
413  */
414 /*
415  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
416  *        continue calling these functions until they return NULL.
417  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
418  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
419  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
420  *        io_walk_link, which gets annoying.)
421  */
422 zio_t *
423 zio_walk_parents(zio_t *cio)
424 {
425         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
426         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
427
428         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
429         cio->io_walk_link = zl;
430
431         if (zl == NULL)
432                 return (NULL);
433
434         ASSERT(zl->zl_child == cio);
435         return (zl->zl_parent);
436 }
437
438 zio_t *
439 zio_walk_children(zio_t *pio)
440 {
441         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
442         list_t *cl = &pio->io_child_list;
443
444         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
445         pio->io_walk_link = zl;
446
447         if (zl == NULL)
448                 return (NULL);
449
450         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
451         return (zl->zl_child);
452 }
453
454 zio_t *
455 zio_unique_parent(zio_t *cio)
456 {
457         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
458
459         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
460         return (pio);
461 }
462
463 void
464 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
465 {
466         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
467
468         /*
469          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
470          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
471          * Vdev I/Os can only have vdev children.
472          * The following ASSERT captures all of these constraints.
473          */
474         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
475
476         zl->zl_parent = pio;
477         zl->zl_child = cio;
478
479         mutex_enter(&cio->io_lock);
480         mutex_enter(&pio->io_lock);
481
482         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
483
484         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
485                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
486
487         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
488         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
489
490         pio->io_child_count++;
491         cio->io_parent_count++;
492
493         mutex_exit(&pio->io_lock);
494         mutex_exit(&cio->io_lock);
495 }
496
497 static void
498 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
499 {
500         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
501         ASSERT(zl->zl_child == cio);
502
503         mutex_enter(&cio->io_lock);
504         mutex_enter(&pio->io_lock);
505
506         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
507         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
508
509         pio->io_child_count--;
510         cio->io_parent_count--;
511
512         mutex_exit(&pio->io_lock);
513         mutex_exit(&cio->io_lock);
514
515         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
516 }
517
518 static boolean_t
519 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
520 {
521         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
522         boolean_t waiting = B_FALSE;
523
524         mutex_enter(&zio->io_lock);
525         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
526         if (*countp != 0) {
527                 zio->io_stage >>= 1;
528                 zio->io_stall = countp;
529                 waiting = B_TRUE;
530         }
531         mutex_exit(&zio->io_lock);
532
533         return (waiting);
534 }
535
536 static void
537 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
538 {
539         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
540         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
541
542         mutex_enter(&pio->io_lock);
543         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
544                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
545         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
546         ASSERT3U(*countp, >, 0);
547         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
548                 pio->io_stall = NULL;
549                 mutex_exit(&pio->io_lock);
550                 zio_execute(pio);
551         } else {
552                 mutex_exit(&pio->io_lock);
553         }
554 }
555
556 static void
557 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
558 {
559         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
560                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
561 }
562
563 /*
564  * ==========================================================================
565  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
566  * ==========================================================================
567  */
568 static zio_t *
569 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
570     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
571     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
572     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
573     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
574 {
575         zio_t *zio;
576
577         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
578         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
579         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
580
581         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
582         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
583         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
584
585         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
586         bzero(zio, sizeof (zio_t));
587
588         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
589         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
590
591         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
592             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
593         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
594             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
595
596         if (vd != NULL)
597                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
598         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
599                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
600         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
601                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
602         else
603                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
604
605         if (bp != NULL) {
606                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
607                 zio->io_bp_copy = *bp;
608                 zio->io_bp_orig = *bp;
609                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
610                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
611                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
612                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
613                         zio->io_logical = zio;
614                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
615                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
616         }
617
618         zio->io_spa = spa;
619         zio->io_txg = txg;
620         zio->io_done = done;
621         zio->io_private = private;
622         zio->io_type = type;
623         zio->io_priority = priority;
624         zio->io_vd = vd;
625         zio->io_offset = offset;
626         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
627         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
628         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
629         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
630         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
631
632         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
633         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
634
635         if (zb != NULL)
636                 zio->io_bookmark = *zb;
637
638         if (pio != NULL) {
639                 if (zio->io_logical == NULL)
640                         zio->io_logical = pio->io_logical;
641                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
642                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
643                 zio_add_child(pio, zio);
644         }
645
646         return (zio);
647 }
648
649 static void
650 zio_destroy(zio_t *zio)
651 {
652         list_destroy(&zio->io_parent_list);
653         list_destroy(&zio->io_child_list);
654         mutex_destroy(&zio->io_lock);
655         cv_destroy(&zio->io_cv);
656         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
657 }
658
659 zio_t *
660 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
661     void *private, enum zio_flag flags)
662 {
663         zio_t *zio;
664
665         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
666             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
667             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
668
669         return (zio);
670 }
671
672 zio_t *
673 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
674 {
675         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
676 }
677
678 zio_t *
679 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
680     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
681     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
682 {
683         zio_t *zio;
684
685         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
686             data, size, done, private,
687             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
688             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
689             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
690
691         return (zio);
692 }
693
694 zio_t *
695 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
696     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
697     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
698     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
699 {
700         zio_t *zio;
701
702         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
703             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
704             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
705             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
706             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
707             zp->zp_level < 32 &&
708             zp->zp_copies > 0 &&
709             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
710
711         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
712             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
713             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
714             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
715
716         zio->io_ready = ready;
717         zio->io_prop = *zp;
718
719         return (zio);
720 }
721
722 zio_t *
723 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
724     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
725     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
726 {
727         zio_t *zio;
728
729         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
730             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
731             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
732
733         return (zio);
734 }
735
736 void
737 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
738 {
739         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
740         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
741         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
742         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
743
744         /*
745          * We must reset the io_prop to match the values that existed
746          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
747          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
748          */
749         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
750         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
751         zio->io_prop.zp_copies = copies;
752         zio->io_bp_override = bp;
753 }
754
755 void
756 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
757 {
758         metaslab_check_free(spa, bp);
759         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
760 }
761
762 zio_t *
763 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
764     uint64_t size, enum zio_flag flags)
765 {
766         zio_t *zio;
767
768         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
769             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
770
771         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
772         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
773         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
774
775         metaslab_check_free(spa, bp);
776         arc_freed(spa, bp);
777
778         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
779             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
780             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
781
782         return (zio);
783 }
784
785 zio_t *
786 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
787     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
788 {
789         zio_t *zio;
790
791         /*
792          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
793          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
794          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
795          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
796          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
797          * so that the SPA knows they're in use.
798          *
799          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
800          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
801          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
802          */
803         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
804         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
805         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
806
807         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
808             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
809             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
810
811         return (zio);
812 }
813
814 zio_t *
815 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
816     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
817     enum zio_flag flags)
818 {
819         zio_t *zio;
820         int c;
821
822         if (vd->vdev_children == 0) {
823                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
824                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
825                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
826
827                 zio->io_cmd = cmd;
828         } else {
829                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
830
831                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
832                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
833                             offset, size, done, private, priority, flags));
834         }
835
836         return (zio);
837 }
838
839 zio_t *
840 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
841     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
842     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
843 {
844         zio_t *zio;
845
846         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
847         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
848             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
849         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
850
851         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
852             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
853             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
854
855         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
856
857         return (zio);
858 }
859
860 zio_t *
861 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
862     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
863     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
864 {
865         zio_t *zio;
866
867         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
868         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
869             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
870         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
871
872         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
873             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
874             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
875
876         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
877
878         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
879                 /*
880                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
881                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
882                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
883                  * being written to multiple places in parallel.
884                  */
885                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
886                 bcopy(data, wbuf, size);
887                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
888         }
889
890         return (zio);
891 }
892
893 /*
894  * Create a child I/O to do some work for us.
895  */
896 zio_t *
897 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
898         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
899         zio_done_func_t *done, void *private)
900 {
901         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
902         zio_t *zio;
903
904         ASSERT(vd->vdev_parent ==
905             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
906
907         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
908                 /*
909                  * If we have the bp, then the child should perform the
910                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
911                  * detection as close to the leaves as possible and
912                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
913                  */
914                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
915                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
916         }
917
918         if (vd->vdev_children == 0)
919                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
920
921         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
922
923         /*
924          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
925          * even if the original read was.
926          */
927         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
928                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
929
930         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
931             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
932             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
933
934         return (zio);
935 }
936
937 zio_t *
938 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
939         int type, int priority, enum zio_flag flags,
940         zio_done_func_t *done, void *private)
941 {
942         zio_t *zio;
943
944         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
945
946         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
947             data, size, done, private, type, priority,
948             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
949             vd, offset, NULL,
950             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
951
952         return (zio);
953 }
954
955 void
956 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
957 {
958         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
959             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
960             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
961 }
962
963 zio_t *
964 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
965 {
966
967         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
968
969         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
970             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_TRIM,
971             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
972 }
973
974 void
975 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
976 {
977         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
978         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
979         ASSERT(size <= zio->io_size);
980
981         /*
982          * We don't shrink for raidz because of problems with the
983          * reconstruction when reading back less than the block size.
984          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
985          */
986         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
987         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
988                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
989 }
990
991 /*
992  * ==========================================================================
993  * Prepare to read and write logical blocks
994  * ==========================================================================
995  */
996
997 static int
998 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
999 {
1000         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1001
1002         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1003             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1004             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1005                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1006                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1007
1008                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1009         }
1010
1011         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1012                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1013
1014         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1015                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1016
1017         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1018                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1019
1020         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1021 }
1022
1023 static int
1024 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1025 {
1026         spa_t *spa = zio->io_spa;
1027         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1028         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1029         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1030         uint64_t lsize = zio->io_size;
1031         uint64_t psize = lsize;
1032         int pass = 1;
1033
1034         /*
1035          * If our children haven't all reached the ready stage,
1036          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1037          */
1038         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1039             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1040                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1041
1042         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1043                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1044
1045         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1046
1047         if (zio->io_bp_override) {
1048                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1049                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1050
1051                 *bp = *zio->io_bp_override;
1052                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1053
1054                 /*
1055                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1056                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1057                  * has already occurred.
1058                  */
1059                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1060                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1061                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1062                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1063                 }
1064
1065                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1066
1067                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1068                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1069
1070                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1071                     zp->zp_dedup_verify);
1072
1073                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1074                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1075                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1076                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1077                 }
1078                 zio->io_bp_override = NULL;
1079                 BP_ZERO(bp);
1080         }
1081
1082         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1083                 /*
1084                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1085                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1086                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1087                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1088                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1089                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1090                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1091                  */
1092                 pass = spa_sync_pass(spa);
1093
1094                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1095                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1096                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1097
1098                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1099                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1100
1101                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1102                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1103                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1104         }
1105
1106         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1107                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1108                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1109                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1110                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1111                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1112                 } else {
1113                         ASSERT(psize < lsize);
1114                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1115                 }
1116         }
1117
1118         /*
1119          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1120          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1121          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1122          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1123          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1124          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1125          */
1126         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1127             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1128                 ASSERT(psize != 0);
1129                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1130                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1131                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1132         } else {
1133                 BP_ZERO(bp);
1134                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1135         }
1136
1137         if (psize == 0) {
1138                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1139         } else {
1140                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1141                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1142                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1143                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1144                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1145                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1146                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1147                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1148                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1149                 if (zp->zp_dedup) {
1150                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1151                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1152                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1153                 }
1154                 if (zp->zp_nopwrite) {
1155                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1156                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1157                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1158                 }
1159         }
1160
1161         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1162 }
1163
1164 static int
1165 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1166 {
1167         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1168
1169         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1170                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1171                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1172         }
1173
1174         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1175 }
1176
1177 /*
1178  * ==========================================================================
1179  * Execute the I/O pipeline
1180  * ==========================================================================
1181  */
1182
1183 static void
1184 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1185 {
1186         spa_t *spa = zio->io_spa;
1187         zio_type_t t = zio->io_type;
1188         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1189
1190         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1191
1192         /*
1193          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1194          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1195          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1196          */
1197         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1198                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1199
1200         /*
1201          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1202          */
1203         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1204                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1205
1206         /*
1207          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1208          * available.
1209          */
1210         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1211             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1212                 q++;
1213
1214         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1215
1216         /*
1217          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1218          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1219          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1220          */
1221 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1222         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1223 #else
1224         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1225 #endif
1226         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1227             flags, &zio->io_tqent);
1228 }
1229
1230 static boolean_t
1231 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1232 {
1233         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1234         spa_t *spa = zio->io_spa;
1235
1236         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1237                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1238                 uint_t i;
1239                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1240                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1241                                 return (B_TRUE);
1242                 }
1243         }
1244
1245         return (B_FALSE);
1246 }
1247
1248 static int
1249 zio_issue_async(zio_t *zio)
1250 {
1251         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1252
1253         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1254 }
1255
1256 void
1257 zio_interrupt(zio_t *zio)
1258 {
1259         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1260 }
1261
1262 /*
1263  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1264  *
1265  *      (1) the I/O completes
1266  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1267  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1268  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1269  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1270  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1271  *
1272  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1273  * burns a thread in cv_wait().
1274  *
1275  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1276  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1277  */
1278 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1279
1280 void
1281 zio_execute(zio_t *zio)
1282 {
1283         zio->io_executor = curthread;
1284
1285         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1286                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1287                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1288                 int rv;
1289
1290                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1291                 ASSERT(ISP2(stage));
1292                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1293
1294                 do {
1295                         stage <<= 1;
1296                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1297
1298                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1299
1300                 /*
1301                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1302                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1303                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1304                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1305                  *
1306                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1307                  * be sent to disk promptly.
1308                  */
1309                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1310                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1311                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1312                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1313                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1314                         return;
1315                 }
1316
1317                 zio->io_stage = stage;
1318                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1319
1320                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1321                         return;
1322
1323                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1324         }
1325 }
1326
1327 /*
1328  * ==========================================================================
1329  * Initiate I/O, either sync or async
1330  * ==========================================================================
1331  */
1332 int
1333 zio_wait(zio_t *zio)
1334 {
1335         int error;
1336
1337         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1338         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1339
1340         zio->io_waiter = curthread;
1341
1342         zio_execute(zio);
1343
1344         mutex_enter(&zio->io_lock);
1345         while (zio->io_executor != NULL)
1346                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1347         mutex_exit(&zio->io_lock);
1348
1349         error = zio->io_error;
1350         zio_destroy(zio);
1351
1352         return (error);
1353 }
1354
1355 void
1356 zio_nowait(zio_t *zio)
1357 {
1358         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1359
1360         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1361             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1362                 /*
1363                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1364                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1365                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1366                  */
1367                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1368
1369                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1370         }
1371
1372         zio_execute(zio);
1373 }
1374
1375 /*
1376  * ==========================================================================
1377  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1378  * ==========================================================================
1379  */
1380
1381 static void
1382 zio_reexecute(zio_t *pio)
1383 {
1384         zio_t *cio, *cio_next;
1385
1386         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1387         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1388         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1389         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1390
1391         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1392         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1393         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1394         pio->io_reexecute = 0;
1395         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1396         pio->io_error = 0;
1397         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1398                 pio->io_state[w] = 0;
1399         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1400                 pio->io_child_error[c] = 0;
1401
1402         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1403                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1404
1405         /*
1406          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1407          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1408          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1409          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1410          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1411          */
1412         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1413                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1414                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1415                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1416                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1417                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1418                 zio_reexecute(cio);
1419         }
1420
1421         /*
1422          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1423          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1424          * responsibility of the caller to wait on him.
1425          */
1426         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1427                 zio_execute(pio);
1428 }
1429
1430 void
1431 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1432 {
1433         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1434                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1435                     "failure and the failure mode property for this pool "
1436                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1437
1438         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1439
1440         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1441
1442         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1443                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1444                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1445                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1446
1447         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1448
1449         if (zio != NULL) {
1450                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1451                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1452                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1453                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1454                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1455                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1456         }
1457
1458         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1459 }
1460
1461 int
1462 zio_resume(spa_t *spa)
1463 {
1464         zio_t *pio;
1465
1466         /*
1467          * Reexecute all previously suspended i/o.
1468          */
1469         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1470         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1471         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1472         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1473         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1474         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1475
1476         if (pio == NULL)
1477                 return (0);
1478
1479         zio_reexecute(pio);
1480         return (zio_wait(pio));
1481 }
1482
1483 void
1484 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1485 {
1486         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1487         while (spa_suspended(spa))
1488                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1489         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1490 }
1491
1492 /*
1493  * ==========================================================================
1494  * Gang blocks.
1495  *
1496  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1497  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1498  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1499  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1500  * block from smaller fragments.
1501  *
1502  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1503  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1504  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1505  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1506  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1507  *
1508  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1509  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1510  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1511  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1512  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1513  *
1514  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1515  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1516  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1517  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1518  *
1519  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1520  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1521  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1522  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1523  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1524  * bps for every constituent of the gang block.
1525  *
1526  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1527  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1528  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1529  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1530  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1531  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1532  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1533  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1534  * gang header's blk_cksum as described above.
1535  *
1536  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1537  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1538  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1539  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1540  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1541  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1542  *
1543  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1544  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1545  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1546  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1547  *
1548  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1549  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1550  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1551  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1552  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1553  *
1554  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1555  * ==========================================================================
1556  */
1557
1558 static zio_t *
1559 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1560 {
1561         if (gn != NULL)
1562                 return (pio);
1563
1564         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1565             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1566             &pio->io_bookmark));
1567 }
1568
1569 zio_t *
1570 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1571 {
1572         zio_t *zio;
1573
1574         if (gn != NULL) {
1575                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1576                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1577                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1578                 /*
1579                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1580                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1581                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1582                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1583                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1584                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1585                  * this is just good hygiene.)
1586                  */
1587                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1588                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1589                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1590                 }
1591                 /*
1592                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1593                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1594                  */
1595                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1596                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1597         } else {
1598                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1599                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1600                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1601         }
1602
1603         return (zio);
1604 }
1605
1606 /* ARGSUSED */
1607 zio_t *
1608 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1609 {
1610         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1611             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1612             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1613 }
1614
1615 /* ARGSUSED */
1616 zio_t *
1617 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1618 {
1619         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1620             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1621 }
1622
1623 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1624         NULL,
1625         zio_read_gang,
1626         zio_rewrite_gang,
1627         zio_free_gang,
1628         zio_claim_gang,
1629         NULL
1630 };
1631
1632 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1633
1634 static zio_gang_node_t *
1635 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1636 {
1637         zio_gang_node_t *gn;
1638
1639         ASSERT(*gnpp == NULL);
1640
1641         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1642         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1643         *gnpp = gn;
1644
1645         return (gn);
1646 }
1647
1648 static void
1649 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1650 {
1651         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1652
1653         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1654                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1655
1656         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1657         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1658         *gnpp = NULL;
1659 }
1660
1661 static void
1662 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1663 {
1664         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1665
1666         if (gn == NULL)
1667                 return;
1668
1669         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1670                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1671
1672         zio_gang_node_free(gnpp);
1673 }
1674
1675 static void
1676 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1677 {
1678         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1679
1680         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1681         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1682
1683         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1684             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1685             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1686 }
1687
1688 static void
1689 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1690 {
1691         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1692         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1693         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1694
1695         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1696         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1697
1698         if (zio->io_error)
1699                 return;
1700
1701         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1702                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1703
1704         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1705         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1706         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1707
1708         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1709                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1710                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1711                         continue;
1712                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1713         }
1714 }
1715
1716 static void
1717 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1718 {
1719         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1720         zio_t *zio;
1721
1722         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1723         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1724         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1725
1726         /*
1727          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1728          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1729          */
1730         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1731
1732         if (gn != NULL) {
1733                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1734
1735                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1736                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1737                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1738                                 continue;
1739                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1740                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1741                 }
1742         }
1743
1744         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1745                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1746
1747         if (zio != pio)
1748                 zio_nowait(zio);
1749 }
1750
1751 static int
1752 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1753 {
1754         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1755
1756         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1757         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1758
1759         zio->io_gang_leader = zio;
1760
1761         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1762
1763         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1764 }
1765
1766 static int
1767 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1768 {
1769         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1770
1771         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1772                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1773
1774         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1775         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1776
1777         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1778                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1779         else
1780                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1781
1782         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1783
1784         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1785 }
1786
1787 static void
1788 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1789 {
1790         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1791         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1792         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1793         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1794         uint64_t asize;
1795
1796         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1797                 return;
1798
1799         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1800
1801         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1802         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1803         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1804         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1805         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1806
1807         mutex_enter(&pio->io_lock);
1808         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1809                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1810                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1811                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1812                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1813         }
1814         mutex_exit(&pio->io_lock);
1815 }
1816
1817 static int
1818 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1819 {
1820         spa_t *spa = pio->io_spa;
1821         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1822         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1823         zio_t *zio;
1824         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1825         zio_gbh_phys_t *gbh;
1826         uint64_t txg = pio->io_txg;
1827         uint64_t resid = pio->io_size;
1828         uint64_t lsize;
1829         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1830         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1831         zio_prop_t zp;
1832         int error;
1833
1834         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1835             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1836             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1837         if (error) {
1838                 pio->io_error = error;
1839                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1840         }
1841
1842         if (pio == gio) {
1843                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1844         } else {
1845                 gnpp = pio->io_private;
1846                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1847         }
1848
1849         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1850         gbh = gn->gn_gbh;
1851         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1852
1853         /*
1854          * Create the gang header.
1855          */
1856         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1857             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1858
1859         /*
1860          * Create and nowait the gang children.
1861          */
1862         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1863                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1864                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1865                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1866
1867                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1868                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1869                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1870                 zp.zp_level = 0;
1871                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1872                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1873                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1874                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1875
1876                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1877                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1878                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1879                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1880                     &pio->io_bookmark));
1881         }
1882
1883         /*
1884          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1885          */
1886         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1887
1888         zio_nowait(zio);
1889
1890         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1891 }
1892
1893 /*
1894  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1895  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1896  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1897  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1898  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1899  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1900  */
1901 static int
1902 zio_nop_write(zio_t *zio)
1903 {
1904         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1905         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1906         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1907
1908         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1909         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1910         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1911         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1912         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1913         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1914
1915         /*
1916          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1917          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1918          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1919          * allocate a new bp.
1920          */
1921         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1922             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1923             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1924             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1925             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1926             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1927                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1928
1929         /*
1930          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1931          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1932          */
1933         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1934                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1935                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1936                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1937                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1938                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1939                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1940
1941                 *bp = *bp_orig;
1942                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1943                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1944         }
1945
1946         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1947 }
1948
1949 /*
1950  * ==========================================================================
1951  * Dedup
1952  * ==========================================================================
1953  */
1954 static void
1955 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1956 {
1957         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1958         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1959         ddt_phys_t *ddp;
1960         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1961
1962         mutex_enter(&pio->io_lock);
1963         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1964         if (zio->io_error == 0)
1965                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1966         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1967                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1968         else
1969                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1970         mutex_exit(&pio->io_lock);
1971 }
1972
1973 static int
1974 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1975 {
1976         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1977
1978         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1979         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1980         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1981
1982         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1983                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1984                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1985                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1986                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1987                 blkptr_t blk;
1988
1989                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1990                 zio->io_vsd = dde;
1991
1992                 if (ddp_self == NULL)
1993                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1994
1995                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1996                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1997                                 continue;
1998                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1999                             &blk);
2000                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2001                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2002                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2003                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2004                             &zio->io_bookmark));
2005                 }
2006                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2007         }
2008
2009         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2010             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2011             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2012
2013         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2014 }
2015
2016 static int
2017 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2018 {
2019         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2020
2021         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2022                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2023
2024         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2025         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2026         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2027
2028         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2029                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2030                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2031                 if (ddt == NULL) {
2032                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2033                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2034                 }
2035                 if (dde == NULL) {
2036                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2037                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2038                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2039                 }
2040                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2041                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2042                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2043                 }
2044                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2045                 zio->io_vsd = NULL;
2046         }
2047
2048         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2049
2050         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2051 }
2052
2053 static boolean_t
2054 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2055 {
2056         spa_t *spa = zio->io_spa;
2057
2058         /*
2059          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2060          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2061          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2062          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2063          */
2064         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2065                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2066
2067                 if (lio != NULL) {
2068                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2069                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2070                             zio->io_orig_size) != 0);
2071                 }
2072         }
2073
2074         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2075                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2076
2077                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2078                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2079                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2080                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2081                         int error;
2082
2083                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2084
2085                         ddt_exit(ddt);
2086
2087                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2088                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2089                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2090                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2091
2092                         if (error == 0) {
2093                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2094                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2095                                     zio->io_orig_size) != 0)
2096                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2097                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2098                         }
2099
2100                         ddt_enter(ddt);
2101                         return (error != 0);
2102                 }
2103         }
2104
2105         return (B_FALSE);
2106 }
2107
2108 static void
2109 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2110 {
2111         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2112         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2113         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2114         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2115         zio_t *pio;
2116
2117         if (zio->io_error)
2118                 return;
2119
2120         ddt_enter(ddt);
2121
2122         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2123
2124         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2125
2126         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2127                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2128
2129         ddt_exit(ddt);
2130 }
2131
2132 static void
2133 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2134 {
2135         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2136         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2137         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2138         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2139
2140         ddt_enter(ddt);
2141
2142         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2143         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2144         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2145
2146         if (zio->io_error == 0) {
2147                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2148                         ddt_phys_addref(ddp);
2149         } else {
2150                 ddt_phys_clear(ddp);
2151         }
2152
2153         ddt_exit(ddt);
2154 }
2155
2156 static void
2157 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2158 {
2159         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2160         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2161         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2162         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2163         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2164         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2165         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2166
2167         ddt_enter(ddt);
2168
2169         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2170         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2171         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2172
2173         if (zio->io_error == 0) {
2174                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2175                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2176                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2177                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2178                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2179                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2180         }
2181
2182         ddt_exit(ddt);
2183 }
2184
2185 static int
2186 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2187 {
2188         spa_t *spa = zio->io_spa;
2189         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2190         uint64_t txg = zio->io_txg;
2191         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2192         int p = zp->zp_copies;
2193         int ditto_copies;
2194         zio_t *cio = NULL;
2195         zio_t *dio = NULL;
2196         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2197         ddt_entry_t *dde;
2198         ddt_phys_t *ddp;
2199
2200         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2201         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2202         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2203
2204         ddt_enter(ddt);
2205         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2206         ddp = &dde->dde_phys[p];
2207
2208         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2209                 /*
2210                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2211                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2212                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2213                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2214                  */
2215                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2216                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2217                         zio_pop_transforms(zio);
2218                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2219                         BP_ZERO(bp);
2220                 } else {
2221                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2222                 }
2223                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2224                 ddt_exit(ddt);
2225                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2226         }
2227
2228         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2229         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2230
2231         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2232             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2233                 zio_prop_t czp = *zp;
2234
2235                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2236
2237                 /*
2238                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2239                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2240                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2241                  * This is safe, because using the override bp is just an
2242                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2243                  */
2244                 if (zio->io_bp_override) {
2245                         zio_pop_transforms(zio);
2246                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2247                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2248                         zio->io_bp_override = NULL;
2249                         BP_ZERO(bp);
2250                         ddt_exit(ddt);
2251                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2252                 }
2253
2254                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2255                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2256                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2257                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2258
2259                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2260                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2261         }
2262
2263         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2264                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2265                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2266                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2267                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2268                 else
2269                         ddt_phys_addref(ddp);
2270         } else if (zio->io_bp_override) {
2271                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2272                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2273                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2274                 ddt_phys_addref(ddp);
2275         } else {
2276                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2277                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2278                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2279                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2280
2281                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2282                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2283         }
2284
2285         ddt_exit(ddt);
2286
2287         if (cio)
2288                 zio_nowait(cio);
2289         if (dio)
2290                 zio_nowait(dio);
2291
2292         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2293 }
2294
2295 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2296
2297 static int
2298 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2299 {
2300         spa_t *spa = zio->io_spa;
2301         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2302         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2303         ddt_entry_t *dde;
2304         ddt_phys_t *ddp;
2305
2306         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2307         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2308
2309         ddt_enter(ddt);
2310         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2311         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2312         ddt_phys_decref(ddp);
2313         ddt_exit(ddt);
2314
2315         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2316 }
2317
2318 /*
2319  * ==========================================================================
2320  * Allocate and free blocks
2321  * ==========================================================================
2322  */
2323 static int
2324 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2325 {
2326         spa_t *spa = zio->io_spa;
2327         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2328         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2329         int error;
2330         int flags = 0;
2331
2332         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2333                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2334                 zio->io_gang_leader = zio;
2335         }
2336
2337         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2338         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2339         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2340         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2341         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2342
2343         /*
2344          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2345          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2346          * the "fast" gang feature.
2347          */
2348         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2349         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2350             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2351         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2352             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2353
2354         if (error) {
2355                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2356                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2357                     error);
2358                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2359                         return (zio_write_gang_block(zio));
2360                 zio->io_error = error;
2361         }
2362
2363         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2364 }
2365
2366 static int
2367 zio_dva_free(zio_t *zio)
2368 {
2369         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2370
2371         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2372 }
2373
2374 static int
2375 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2376 {
2377         int error;
2378
2379         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2380         if (error)
2381                 zio->io_error = error;
2382
2383         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2384 }
2385
2386 /*
2387  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2388  * and we want to give back the block we just allocated.
2389  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2390  */
2391 static void
2392 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2393 {
2394         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2395         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2396
2397         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2398                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2399
2400         if (gn != NULL) {
2401                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2402                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2403                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2404                 }
2405         }
2406 }
2407
2408 /*
2409  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2410  */
2411 int
2412 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2413     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2414 {
2415         int error = 1;
2416
2417         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2418
2419         /*
2420          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2421          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2422          * when allocating them.
2423          */
2424         if (use_slog) {
2425                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2426                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2427                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2428         }
2429
2430         if (error) {
2431                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2432                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2433                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2434         }
2435
2436         if (error == 0) {
2437                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2438                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2439                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2440                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2441                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2442                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2443                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2444                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2445                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2446                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2447         }
2448
2449         return (error);
2450 }
2451
2452 /*
2453  * Free an intent log block.
2454  */
2455 void
2456 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2457 {
2458         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2459         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2460
2461         zio_free(spa, txg, bp);
2462 }
2463
2464 /*
2465  * ==========================================================================
2466  * Read, write and delete to physical devices
2467  * ==========================================================================
2468  */
2469 static int
2470 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2471 {
2472         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2473         uint64_t align;
2474         spa_t *spa = zio->io_spa;
2475
2476         ASSERT(zio->io_error == 0);
2477         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2478
2479         if (vd == NULL) {
2480                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2481                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2482
2483                 /*
2484                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2485                  */
2486                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2487         }
2488
2489         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2490                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2491                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2492         }
2493
2494         /*
2495          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2496          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2497          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2498          * characteristics:
2499          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2500          *      - any reads of user data
2501          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2502          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2503          */
2504         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2505             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2506             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2507             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2508                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2509                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2510                 if (old != new)
2511                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2512         }
2513
2514         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2515
2516         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2517                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2518                 char *abuf = NULL;
2519                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2520                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2521                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2522                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2523                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2524                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2525                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2526                 }
2527                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2528                     zio_subblock);
2529         }
2530
2531         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2532         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2533         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2534
2535         /*
2536          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2537          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2538          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2539          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2540          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2541          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2542          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2543          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2544          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2545          * The same logic applies to any form of nested replication:
2546          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2547          */
2548         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2549             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2550             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2551             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2552                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2553                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2554                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2555         }
2556
2557         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2558             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2559
2560                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2561                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2562
2563                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2564                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2565
2566                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2567                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2568                         zio_interrupt(zio);
2569                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2570                 }
2571         }
2572
2573         /*
2574          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2575          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2576          * only repair blocks that aren't freed.
2577          */
2578         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2579             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2580                 if (!trim_map_write_start(zio))
2581                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2582         }
2583
2584         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2585 }
2586
2587 static int
2588 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2589 {
2590         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2591         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2592         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2593
2594         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2595                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2596
2597         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2598             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2599
2600         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2601             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2602
2603                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2604                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2605                         trim_map_write_done(zio);
2606
2607                 vdev_queue_io_done(zio);
2608
2609                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2610                         vdev_cache_write(zio);
2611
2612                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2613                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2614                             zio, EIO);
2615
2616                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2617                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2618
2619                 if (zio->io_error) {
2620                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2621                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2622                         } else {
2623                                 unexpected_error = B_TRUE;
2624                         }
2625                 }
2626         }
2627
2628         ops->vdev_op_io_done(zio);
2629
2630         if (unexpected_error)
2631                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2632
2633         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2634 }
2635
2636 /*
2637  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2638  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2639  */
2640 static void
2641 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2642     const void *good_buf)
2643 {
2644         /* no processing needed */
2645         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2646 }
2647
2648 /*ARGSUSED*/
2649 void
2650 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2651 {
2652         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2653
2654         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2655
2656         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2657         zcr->zcr_cbdata = buf;
2658         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2659         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2660 }
2661
2662 static int
2663 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2664 {
2665         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2666
2667         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2668                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2669
2670         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2671                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2672
2673         if (zio->io_vsd != NULL) {
2674                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2675                 zio->io_vsd = NULL;
2676         }
2677
2678         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2679                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2680
2681         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2682                 switch (zio->io_error) {
2683                 case 0:
2684                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2685                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2686                         break;
2687                 case EOPNOTSUPP:
2688                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2689                         break;
2690                 default:
2691                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2692                         break;
2693                 }
2694
2695         /*
2696          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2697          *
2698          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2699          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2700          */
2701         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2702             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2703                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2704                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2705                 zio->io_error = 0;
2706                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2707                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2708                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2709                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2710                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2711                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2712         }
2713
2714         /*
2715          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2716          * if the device is not accessible at all.
2717          */
2718         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2719             !vdev_accessible(vd, zio))
2720                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2721
2722         /*
2723          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2724          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2725          */
2726         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2727             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2728                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2729         }
2730
2731         if (zio->io_error)
2732                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2733
2734         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2735 }
2736
2737 void
2738 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2739 {
2740         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2741         ASSERT(zio->io_error == 0);
2742
2743         zio->io_stage >>= 1;
2744 }
2745
2746 void
2747 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2748 {
2749         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2750
2751         zio->io_stage >>= 1;
2752 }
2753
2754 void
2755 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2756 {
2757         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2758         ASSERT(zio->io_error == 0);
2759
2760         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2761         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2762 }
2763
2764 /*
2765  * ==========================================================================
2766  * Generate and verify checksums
2767  * ==========================================================================
2768  */
2769 static int
2770 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2771 {
2772         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2773         enum zio_checksum checksum;
2774
2775         if (bp == NULL) {
2776                 /*
2777                  * This is zio_write_phys().
2778                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2779                  */
2780                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2781
2782                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2783                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2784
2785                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2786         } else {
2787                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2788                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2789                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2790                 } else {
2791                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2792                 }
2793         }
2794
2795         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2796
2797         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2798 }
2799
2800 static int
2801 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2802 {
2803         zio_bad_cksum_t info;
2804         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2805         int error;
2806
2807         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2808
2809         if (bp == NULL) {
2810                 /*
2811                  * This is zio_read_phys().
2812                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2813                  */
2814                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2815                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2816
2817                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2818         }
2819
2820         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2821                 zio->io_error = error;
2822                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2823                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2824                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2825                             zio->io_size, NULL, &info);
2826                 }
2827         }
2828
2829         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2830 }
2831
2832 /*
2833  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2834  */
2835 void
2836 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2837 {
2838         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2839 }
2840
2841 /*
2842  * ==========================================================================
2843  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2844  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2845  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2846  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2847  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2848  * ==========================================================================
2849  */
2850 int
2851 zio_worst_error(int e1, int e2)
2852 {
2853         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2854         int r1, r2;
2855
2856         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2857                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2858                         break;
2859
2860         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2861                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2862                         break;
2863
2864         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2865 }
2866
2867 /*
2868  * ==========================================================================
2869  * I/O completion
2870  * ==========================================================================
2871  */
2872 static int
2873 zio_ready(zio_t *zio)
2874 {
2875         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2876         zio_t *pio, *pio_next;
2877
2878         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2879             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2880                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2881
2882         if (zio->io_ready) {
2883                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2884                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2885                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2886                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2887
2888                 zio->io_ready(zio);
2889         }
2890
2891         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2892                 zio->io_bp_copy = *bp;
2893
2894         if (zio->io_error)
2895                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2896
2897         mutex_enter(&zio->io_lock);
2898         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2899         pio = zio_walk_parents(zio);
2900         mutex_exit(&zio->io_lock);
2901
2902         /*
2903          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2904          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2905          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2906          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2907          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2908          */
2909         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2910                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2911                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2912         }
2913
2914         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2915                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2916                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2917                 } else {
2918                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2919                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2920                 }
2921         }
2922
2923         if (zio_injection_enabled &&
2924             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2925                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2926
2927         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2928 }
2929
2930 static int
2931 zio_done(zio_t *zio)
2932 {
2933         spa_t *spa = zio->io_spa;
2934         zio_t *lio = zio->io_logical;
2935         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2936         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2937         uint64_t psize = zio->io_size;
2938         zio_t *pio, *pio_next;
2939
2940         /*
2941          * If our children haven't all completed,
2942          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2943          */
2944         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2945             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2946             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2947             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2948                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2949
2950         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2951                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2952                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2953
2954         if (bp != NULL) {
2955                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2956                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2957                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2958                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2959                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2960                     zio->io_bp_override == NULL &&
2961                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2962                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2963                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2964                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2965                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2966                 }
2967                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2968                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2969         }
2970
2971         /*
2972          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2973          */
2974         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2975         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2976         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2977
2978         /*
2979          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2980          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2981          */
2982         if (zio->io_error == 0) {
2983                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2984                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2985                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2986                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2987                         char *abuf = zio->io_data;
2988
2989                         if (asize != psize) {
2990                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2991                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2992                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2993                         }
2994
2995                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2996                         zcr->zcr_next = NULL;
2997                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2998                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2999
3000                         if (asize != psize)
3001                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3002                 }
3003         }
3004
3005         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3006
3007         vdev_stat_update(zio, psize);
3008
3009         if (zio->io_error) {
3010                 /*
3011                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3012                  * generate an error message describing the I/O failure
3013                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3014                  * device is currently unavailable.
3015                  */
3016                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3017                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3018
3019                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3020                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3021                     zio == lio) {
3022                         /*
3023                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3024                          * error and generate a logical data ereport.
3025                          */
3026                         spa_log_error(spa, zio);
3027                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3028                             0, 0);
3029                 }
3030         }
3031
3032         if (zio->io_error && zio == lio) {
3033                 /*
3034                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3035                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3036                  */
3037                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3038                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3039
3040                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3041                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3042                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3043                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3044                         else
3045                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3046                 }
3047
3048                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3049                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3050                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3051                     zio->io_error == ENXIO &&
3052                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3053                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3054                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3055
3056                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3057                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3058
3059                 /*
3060                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3061                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3062                  * based on checksums.  It also might be a good place
3063                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3064                  * processing.
3065                  */
3066         }
3067
3068         /*
3069          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3070          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3071          * errors with errors that happened to the zio itself when
3072          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3073          */
3074         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3075
3076         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3077             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3078             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3079                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3080
3081         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3082
3083         /*
3084          * Godfather I/Os should never suspend.
3085          */
3086         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3087             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3088                 zio->io_reexecute = 0;
3089
3090         if (zio->io_reexecute) {
3091                 /*
3092                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3093                  *
3094                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3095                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3096                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3097                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3098                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3099                  *
3100                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3101                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3102                  * parents not executing until children are ready.
3103                  */
3104                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3105
3106                 zio->io_gang_leader = NULL;
3107
3108                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3109                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3110                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3111
3112                 /*
3113                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3114                  * not a true parent to them. It will track them through
3115                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3116                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3117                  * I/O to return status without blocking.
3118                  */
3119                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3120                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3121                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3122
3123                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3124                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3125                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3126                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3127                         }
3128                 }
3129
3130                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3131                         /*
3132                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3133                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3134                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3135                          */
3136                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3137                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3138                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3139                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3140                         /*
3141                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3142                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3143                          */
3144                         zio_suspend(spa, zio);
3145                 } else {
3146                         /*
3147                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3148                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3149                          */
3150 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3151                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3152 #else
3153                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3154 #endif
3155                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3156                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3157                             0, &zio->io_tqent);
3158                 }
3159                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3160         }
3161
3162         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3163         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3164         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3165
3166         /*
3167          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3168          */
3169         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3170                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3171                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3172                 zcr->zcr_next = NULL;
3173                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3174                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3175         }
3176
3177         /*
3178          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3179          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3180          * such, cannot acquire any new parents.
3181          */
3182         if (zio->io_done)
3183                 zio->io_done(zio);
3184
3185         mutex_enter(&zio->io_lock);
3186         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3187         mutex_exit(&zio->io_lock);
3188
3189         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3190                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3191                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3192                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3193                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3194         }
3195
3196         if (zio->io_waiter != NULL) {
3197                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3198                 zio->io_executor = NULL;
3199                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3200                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3201         } else {
3202                 zio_destroy(zio);
3203         }
3204
3205         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3206 }
3207
3208 /*
3209  * ==========================================================================
3210  * I/O pipeline definition
3211  * ==========================================================================
3212  */
3213 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3214         NULL,
3215         zio_read_bp_init,
3216         zio_free_bp_init,
3217         zio_issue_async,
3218         zio_write_bp_init,
3219         zio_checksum_generate,
3220         zio_nop_write,
3221         zio_ddt_read_start,
3222         zio_ddt_read_done,
3223         zio_ddt_write,
3224         zio_ddt_free,
3225         zio_gang_assemble,
3226         zio_gang_issue,
3227         zio_dva_allocate,
3228         zio_dva_free,
3229         zio_dva_claim,
3230         zio_ready,
3231         zio_vdev_io_start,
3232         zio_vdev_io_done,
3233         zio_vdev_io_assess,
3234         zio_checksum_verify,
3235         zio_done
3236 };
3237
3238 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3239 boolean_t
3240 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3241     const zbookmark_t *zb2)
3242 {
3243         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3244
3245         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3246         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3247
3248         /*
3249          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3250          * everything else.
3251          */
3252         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3253                 return (B_TRUE);
3254
3255         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3256         if (dnp == NULL)
3257                 return (B_FALSE);
3258
3259         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3260             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3261
3262         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3263             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3264
3265         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3266                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3267                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3268                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3269         }
3270
3271         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3272                 return (B_TRUE);
3273         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3274                 return (B_FALSE);
3275         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3276                 return (B_FALSE);
3277         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3278 }