]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r254591,255753: Enhance the ZFS vdev layer to maintain both a
[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 type descriptions
64  * ==========================================================================
65  */
66 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
67         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
68         "zio_ioctl"
69 };
70
71 /*
72  * ==========================================================================
73  * I/O kmem caches
74  * ==========================================================================
75  */
76 kmem_cache_t *zio_cache;
77 kmem_cache_t *zio_link_cache;
78 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
79 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
80
81 #ifdef _KERNEL
82 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
83 #endif
84 extern int zfs_mg_alloc_failures;
85
86 /*
87  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
88  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
89  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
90  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
91  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
92  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
93  * enough analysis has been done to determine optimal values.
94  *
95  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
96  * regular blocks are not deferred.
97  */
98 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
99 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
100 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
101     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
102 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
103 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
104 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
105     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
106 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
107 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
108 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
109     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
110
111 /*
112  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
113  * stage set or will have it later in its lifetime.
114  */
115 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
116
117 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
118
119 #ifdef ZFS_DEBUG
120 int zio_buf_debug_limit = 16384;
121 #else
122 int zio_buf_debug_limit = 0;
123 #endif
124
125 void
126 zio_init(void)
127 {
128         size_t c;
129         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
130             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
131         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
132             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
133
134         /*
135          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
136          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
137          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
138          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
139          */
140         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
141                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
142                 size_t p2 = size;
143                 size_t align = 0;
144                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
145
146                 while (p2 & (p2 - 1))
147                         p2 &= p2 - 1;
148
149 #ifdef illumos
150 #ifndef _KERNEL
151                 /*
152                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
153                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
154                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
155                  * page with a watched buffer.
156                  */
157                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
158                         continue;
159 #endif
160 #endif /* illumos */
161                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
162                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
163                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
164                         align = PAGESIZE;
165                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
166                         align = p2 >> 2;
167                 }
168
169                 if (align != 0) {
170                         char name[36];
171                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
172                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
173                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
174
175                         /*
176                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
177                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
178                          * stored with the buffers.
179                          */
180                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
181                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
182                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
183                             cflags | KMC_NOTOUCH);
184                 }
185         }
186
187         while (--c != 0) {
188                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
189                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
190                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
191
192                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
193                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
194                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
195         }
196
197         /*
198          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
199          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
200          */
201         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
202                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
203         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
204                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
205
206         zio_inject_init();
207
208         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
209             KSTAT_TYPE_NAMED,
210             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
211             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
212
213         if (zio_trim_ksp != NULL) {
214                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
215                 kstat_install(zio_trim_ksp);
216         }
217 }
218
219 void
220 zio_fini(void)
221 {
222         size_t c;
223         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
224         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
225
226         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
227                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
228                         last_cache = zio_buf_cache[c];
229                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
230                 }
231                 zio_buf_cache[c] = NULL;
232
233                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
234                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
235                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
236                 }
237                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
238         }
239
240         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
241         kmem_cache_destroy(zio_cache);
242
243         zio_inject_fini();
244
245         if (zio_trim_ksp != NULL) {
246                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
247                 zio_trim_ksp = NULL;
248         }
249 }
250
251 /*
252  * ==========================================================================
253  * Allocate and free I/O buffers
254  * ==========================================================================
255  */
256
257 /*
258  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
259  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
260  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
261  * excess / transient data in-core during a crashdump.
262  */
263 void *
264 zio_buf_alloc(size_t size)
265 {
266         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
267
268         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
269
270         if (zio_use_uma)
271                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
272         else
273                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
274 }
275
276 /*
277  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
278  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
279  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
280  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
281  */
282 void *
283 zio_data_buf_alloc(size_t size)
284 {
285         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
286
287         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
288
289         if (zio_use_uma)
290                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
291         else
292                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
293 }
294
295 void
296 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
304         else
305                 kmem_free(buf, size);
306 }
307
308 void
309 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 /*
322  * ==========================================================================
323  * Push and pop I/O transform buffers
324  * ==========================================================================
325  */
326 static void
327 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
328         zio_transform_func_t *transform)
329 {
330         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
331
332         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
333         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
334         zt->zt_bufsize = bufsize;
335         zt->zt_transform = transform;
336
337         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
338         zio->io_transform_stack = zt;
339
340         zio->io_data = data;
341         zio->io_size = size;
342 }
343
344 static void
345 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
346 {
347         zio_transform_t *zt;
348
349         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
350                 if (zt->zt_transform != NULL)
351                         zt->zt_transform(zio,
352                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
353
354                 if (zt->zt_bufsize != 0)
355                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
356
357                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
358                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
359                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
360
361                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
362         }
363 }
364
365 /*
366  * ==========================================================================
367  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
368  * ==========================================================================
369  */
370 static void
371 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
372 {
373         ASSERT(zio->io_size > size);
374
375         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
376                 bcopy(zio->io_data, data, size);
377 }
378
379 static void
380 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
381 {
382         if (zio->io_error == 0 &&
383             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
384             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
385                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
386 }
387
388 /*
389  * ==========================================================================
390  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
391  * ==========================================================================
392  */
393 /*
394  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
395  *        continue calling these functions until they return NULL.
396  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
397  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
398  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
399  *        io_walk_link, which gets annoying.)
400  */
401 zio_t *
402 zio_walk_parents(zio_t *cio)
403 {
404         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
405         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
406
407         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
408         cio->io_walk_link = zl;
409
410         if (zl == NULL)
411                 return (NULL);
412
413         ASSERT(zl->zl_child == cio);
414         return (zl->zl_parent);
415 }
416
417 zio_t *
418 zio_walk_children(zio_t *pio)
419 {
420         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
421         list_t *cl = &pio->io_child_list;
422
423         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
424         pio->io_walk_link = zl;
425
426         if (zl == NULL)
427                 return (NULL);
428
429         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
430         return (zl->zl_child);
431 }
432
433 zio_t *
434 zio_unique_parent(zio_t *cio)
435 {
436         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
437
438         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
439         return (pio);
440 }
441
442 void
443 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
444 {
445         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
446
447         /*
448          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
449          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
450          * Vdev I/Os can only have vdev children.
451          * The following ASSERT captures all of these constraints.
452          */
453         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
454
455         zl->zl_parent = pio;
456         zl->zl_child = cio;
457
458         mutex_enter(&cio->io_lock);
459         mutex_enter(&pio->io_lock);
460
461         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
462
463         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
464                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
465
466         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
467         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
468
469         pio->io_child_count++;
470         cio->io_parent_count++;
471
472         mutex_exit(&pio->io_lock);
473         mutex_exit(&cio->io_lock);
474 }
475
476 static void
477 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
478 {
479         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
480         ASSERT(zl->zl_child == cio);
481
482         mutex_enter(&cio->io_lock);
483         mutex_enter(&pio->io_lock);
484
485         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
486         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
487
488         pio->io_child_count--;
489         cio->io_parent_count--;
490
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493
494         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
495 }
496
497 static boolean_t
498 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
499 {
500         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
501         boolean_t waiting = B_FALSE;
502
503         mutex_enter(&zio->io_lock);
504         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
505         if (*countp != 0) {
506                 zio->io_stage >>= 1;
507                 zio->io_stall = countp;
508                 waiting = B_TRUE;
509         }
510         mutex_exit(&zio->io_lock);
511
512         return (waiting);
513 }
514
515 static void
516 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
517 {
518         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
519         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
520
521         mutex_enter(&pio->io_lock);
522         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
523                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
524         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
525         ASSERT3U(*countp, >, 0);
526
527         (*countp)--;
528
529         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
530                 pio->io_stall = NULL;
531                 mutex_exit(&pio->io_lock);
532                 zio_execute(pio);
533         } else {
534                 mutex_exit(&pio->io_lock);
535         }
536 }
537
538 static void
539 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
540 {
541         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
542                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
543 }
544
545 /*
546  * ==========================================================================
547  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
548  * ==========================================================================
549  */
550 static zio_t *
551 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
552     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
553     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
554     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
555     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
556 {
557         zio_t *zio;
558
559         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
560         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
561         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
562
563         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
564         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
565         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
566
567         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
568         bzero(zio, sizeof (zio_t));
569
570         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
571         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
572
573         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
574             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
575         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
576             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
577
578         if (vd != NULL)
579                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
580         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
581                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
582         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
583                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
584         else
585                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
586
587         if (bp != NULL) {
588                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
589                 zio->io_bp_copy = *bp;
590                 zio->io_bp_orig = *bp;
591                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
592                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
593                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
594                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
595                         zio->io_logical = zio;
596                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
597                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
598         }
599
600         zio->io_spa = spa;
601         zio->io_txg = txg;
602         zio->io_done = done;
603         zio->io_private = private;
604         zio->io_type = type;
605         zio->io_priority = priority;
606         zio->io_vd = vd;
607         zio->io_offset = offset;
608         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
609         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
610         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
611         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
612         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
613
614         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
615         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
616
617         if (zb != NULL)
618                 zio->io_bookmark = *zb;
619
620         if (pio != NULL) {
621                 if (zio->io_logical == NULL)
622                         zio->io_logical = pio->io_logical;
623                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
624                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
625                 zio_add_child(pio, zio);
626         }
627
628         return (zio);
629 }
630
631 static void
632 zio_destroy(zio_t *zio)
633 {
634         list_destroy(&zio->io_parent_list);
635         list_destroy(&zio->io_child_list);
636         mutex_destroy(&zio->io_lock);
637         cv_destroy(&zio->io_cv);
638         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
639 }
640
641 zio_t *
642 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
643     void *private, enum zio_flag flags)
644 {
645         zio_t *zio;
646
647         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
648             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
649             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
650
651         return (zio);
652 }
653
654 zio_t *
655 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
656 {
657         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
658 }
659
660 zio_t *
661 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
662     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
663     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
664 {
665         zio_t *zio;
666
667         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
668             data, size, done, private,
669             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
670             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
671             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
672
673         return (zio);
674 }
675
676 zio_t *
677 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
678     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
679     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
680     void *private,
681     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
682 {
683         zio_t *zio;
684
685         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
686             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
687             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
688             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
689             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
690             zp->zp_level < 32 &&
691             zp->zp_copies > 0 &&
692             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
693
694         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
695             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
696             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
697             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
698
699         zio->io_ready = ready;
700         zio->io_physdone = physdone;
701         zio->io_prop = *zp;
702
703         return (zio);
704 }
705
706 zio_t *
707 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
708     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
709     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
710 {
711         zio_t *zio;
712
713         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
714             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
715             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
716
717         return (zio);
718 }
719
720 void
721 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
722 {
723         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
724         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
725         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
726         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
727
728         /*
729          * We must reset the io_prop to match the values that existed
730          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
731          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
732          */
733         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
734         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
735         zio->io_prop.zp_copies = copies;
736         zio->io_bp_override = bp;
737 }
738
739 void
740 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
741 {
742         metaslab_check_free(spa, bp);
743         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
744 }
745
746 zio_t *
747 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
748     uint64_t size, enum zio_flag flags)
749 {
750         zio_t *zio;
751
752         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
753             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
754
755         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
756         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
757         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
758
759         metaslab_check_free(spa, bp);
760         arc_freed(spa, bp);
761
762         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
763             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
764             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
765
766         return (zio);
767 }
768
769 zio_t *
770 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
771     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
772 {
773         zio_t *zio;
774
775         /*
776          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
777          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
778          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
779          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
780          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
781          * so that the SPA knows they're in use.
782          *
783          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
784          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
785          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
786          */
787         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
788         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
789         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
790
791         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
792             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
793             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
794
795         return (zio);
796 }
797
798 zio_t *
799 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
800     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
801     enum zio_flag flags)
802 {
803         zio_t *zio;
804         int c;
805
806         if (vd->vdev_children == 0) {
807                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
808                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, offset, NULL,
809                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
810
811                 zio->io_cmd = cmd;
812         } else {
813                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
814
815                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
816                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
817                             offset, size, done, private, flags));
818         }
819
820         return (zio);
821 }
822
823 zio_t *
824 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
825     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
826     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
827 {
828         zio_t *zio;
829
830         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
831         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
832             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
833         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
834
835         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
836             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
837             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
838
839         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
840
841         return (zio);
842 }
843
844 zio_t *
845 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
846     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
847     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
848 {
849         zio_t *zio;
850
851         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
852         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
853             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
854         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
855
856         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
857             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
858             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
859
860         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
861
862         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
863                 /*
864                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
865                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
866                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
867                  * being written to multiple places in parallel.
868                  */
869                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
870                 bcopy(data, wbuf, size);
871                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
872         }
873
874         return (zio);
875 }
876
877 /*
878  * Create a child I/O to do some work for us.
879  */
880 zio_t *
881 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
882         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
883         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
884 {
885         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
886         zio_t *zio;
887
888         ASSERT(vd->vdev_parent ==
889             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
890
891         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
892                 /*
893                  * If we have the bp, then the child should perform the
894                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
895                  * detection as close to the leaves as possible and
896                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
897                  */
898                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
899                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
900         }
901
902         if (vd->vdev_children == 0)
903                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
904
905         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
906
907         /*
908          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
909          * even if the original read was.
910          */
911         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
912                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
913
914         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
915             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
916             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
917
918         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
919         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
920                 zio->io_logical->io_phys_children++;
921
922         return (zio);
923 }
924
925 zio_t *
926 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
927         int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
928         zio_done_func_t *done, void *private)
929 {
930         zio_t *zio;
931
932         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
933
934         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
935             data, size, done, private, type, priority,
936             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
937             vd, offset, NULL,
938             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
939
940         return (zio);
941 }
942
943 void
944 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
945 {
946         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
947             NULL, NULL,
948             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
949 }
950
951 zio_t *
952 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
953 {
954
955         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
956
957         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
958             NULL, NULL,
959             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
960 }
961
962 void
963 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
964 {
965         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
966         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
967         ASSERT(size <= zio->io_size);
968
969         /*
970          * We don't shrink for raidz because of problems with the
971          * reconstruction when reading back less than the block size.
972          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
973          */
974         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
975         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
976                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
977 }
978
979 /*
980  * ==========================================================================
981  * Prepare to read and write logical blocks
982  * ==========================================================================
983  */
984
985 static int
986 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
987 {
988         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
989
990         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
991             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
992             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
993                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
994                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
995
996                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
997         }
998
999         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1000                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1001
1002         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1003                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1004
1005         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1006                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1007
1008         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1009 }
1010
1011 static int
1012 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1013 {
1014         spa_t *spa = zio->io_spa;
1015         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1016         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1017         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1018         uint64_t lsize = zio->io_size;
1019         uint64_t psize = lsize;
1020         int pass = 1;
1021
1022         /*
1023          * If our children haven't all reached the ready stage,
1024          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1025          */
1026         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1027             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1028                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1029
1030         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1031                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1032
1033         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1034
1035         if (zio->io_bp_override) {
1036                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1037                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1038
1039                 *bp = *zio->io_bp_override;
1040                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1041
1042                 /*
1043                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1044                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1045                  * has already occurred.
1046                  */
1047                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1048                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1049                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1050                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1051                 }
1052
1053                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1054
1055                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1056                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1057
1058                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1059                     zp->zp_dedup_verify);
1060
1061                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1062                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1063                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1064                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1065                 }
1066                 zio->io_bp_override = NULL;
1067                 BP_ZERO(bp);
1068         }
1069
1070         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1071                 /*
1072                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1073                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1074                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1075                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1076                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1077                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1078                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1079                  */
1080                 pass = spa_sync_pass(spa);
1081
1082                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1083                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1084                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1085
1086                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1087                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1088
1089                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1090                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1091                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1092         }
1093
1094         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1095                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
1096                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1097                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize,
1098                     (size_t)metaslab_class_get_minblocksize(mc));
1099                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1100                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1101                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1102                 } else {
1103                         ASSERT(psize < lsize);
1104                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1105                 }
1106         }
1107
1108         /*
1109          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1110          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1111          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1112          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1113          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1114          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1115          */
1116         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1117             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1118                 ASSERT(psize != 0);
1119                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1120                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1121                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1122         } else {
1123                 BP_ZERO(bp);
1124                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1125         }
1126
1127         if (psize == 0) {
1128                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1129         } else {
1130                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1131                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1132                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1133                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1134                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1135                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1136                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1137                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1138                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1139                 if (zp->zp_dedup) {
1140                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1141                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1142                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1143                 }
1144                 if (zp->zp_nopwrite) {
1145                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1146                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1147                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1148                 }
1149         }
1150
1151         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1152 }
1153
1154 static int
1155 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1156 {
1157         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1158
1159         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1160                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1161                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1162         }
1163
1164         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1165 }
1166
1167 /*
1168  * ==========================================================================
1169  * Execute the I/O pipeline
1170  * ==========================================================================
1171  */
1172
1173 static void
1174 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1175 {
1176         spa_t *spa = zio->io_spa;
1177         zio_type_t t = zio->io_type;
1178         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1179
1180         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1181
1182         /*
1183          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1184          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1185          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1186          */
1187         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1188                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1189
1190         /*
1191          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1192          */
1193         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1194                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1195
1196         /*
1197          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1198          * available.
1199          */
1200         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1201             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1202                 q++;
1203
1204         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1205
1206         /*
1207          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1208          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1209          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1210          */
1211 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1212         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1213 #else
1214         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1215 #endif
1216         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1217             flags, &zio->io_tqent);
1218 }
1219
1220 static boolean_t
1221 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1222 {
1223         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1224         spa_t *spa = zio->io_spa;
1225
1226         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1227                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1228                 uint_t i;
1229                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1230                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1231                                 return (B_TRUE);
1232                 }
1233         }
1234
1235         return (B_FALSE);
1236 }
1237
1238 static int
1239 zio_issue_async(zio_t *zio)
1240 {
1241         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1242
1243         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1244 }
1245
1246 void
1247 zio_interrupt(zio_t *zio)
1248 {
1249         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1250 }
1251
1252 /*
1253  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1254  *
1255  *      (1) the I/O completes
1256  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1257  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1258  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1259  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1260  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1261  *
1262  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1263  * burns a thread in cv_wait().
1264  *
1265  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1266  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1267  */
1268 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1269
1270 void
1271 zio_execute(zio_t *zio)
1272 {
1273         zio->io_executor = curthread;
1274
1275         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1276                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1277                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1278                 int rv;
1279
1280                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1281                 ASSERT(ISP2(stage));
1282                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1283
1284                 do {
1285                         stage <<= 1;
1286                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1287
1288                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1289
1290                 /*
1291                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1292                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1293                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1294                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1295                  *
1296                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1297                  * be sent to disk promptly.
1298                  */
1299                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1300                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1301                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1302                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1303                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1304                         return;
1305                 }
1306
1307                 zio->io_stage = stage;
1308                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1309
1310                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1311                         return;
1312
1313                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1314         }
1315 }
1316
1317 /*
1318  * ==========================================================================
1319  * Initiate I/O, either sync or async
1320  * ==========================================================================
1321  */
1322 int
1323 zio_wait(zio_t *zio)
1324 {
1325         int error;
1326
1327         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1328         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1329
1330         zio->io_waiter = curthread;
1331
1332         zio_execute(zio);
1333
1334         mutex_enter(&zio->io_lock);
1335         while (zio->io_executor != NULL)
1336                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1337         mutex_exit(&zio->io_lock);
1338
1339         error = zio->io_error;
1340         zio_destroy(zio);
1341
1342         return (error);
1343 }
1344
1345 void
1346 zio_nowait(zio_t *zio)
1347 {
1348         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1349
1350         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1351             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1352                 /*
1353                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1354                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1355                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1356                  */
1357                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1358
1359                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1360         }
1361
1362         zio_execute(zio);
1363 }
1364
1365 /*
1366  * ==========================================================================
1367  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1368  * ==========================================================================
1369  */
1370
1371 static void
1372 zio_reexecute(zio_t *pio)
1373 {
1374         zio_t *cio, *cio_next;
1375
1376         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1377         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1378         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1379         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1380
1381         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1382         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1383         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1384         pio->io_reexecute = 0;
1385         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1386         pio->io_error = 0;
1387         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1388                 pio->io_state[w] = 0;
1389         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1390                 pio->io_child_error[c] = 0;
1391
1392         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1393                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1394
1395         /*
1396          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1397          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1398          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1399          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1400          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1401          */
1402         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1403                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1404                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1405                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1406                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1407                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1408                 zio_reexecute(cio);
1409         }
1410
1411         /*
1412          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1413          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1414          * responsibility of the caller to wait on him.
1415          */
1416         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1417                 zio_execute(pio);
1418 }
1419
1420 void
1421 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1422 {
1423         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1424                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1425                     "failure and the failure mode property for this pool "
1426                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1427
1428         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1429
1430         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1431
1432         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1433                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1434                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1435                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1436
1437         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1438
1439         if (zio != NULL) {
1440                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1441                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1442                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1443                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1444                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1445                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1446         }
1447
1448         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1449 }
1450
1451 int
1452 zio_resume(spa_t *spa)
1453 {
1454         zio_t *pio;
1455
1456         /*
1457          * Reexecute all previously suspended i/o.
1458          */
1459         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1460         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1461         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1462         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1463         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1464         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1465
1466         if (pio == NULL)
1467                 return (0);
1468
1469         zio_reexecute(pio);
1470         return (zio_wait(pio));
1471 }
1472
1473 void
1474 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1475 {
1476         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1477         while (spa_suspended(spa))
1478                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1479         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1480 }
1481
1482 /*
1483  * ==========================================================================
1484  * Gang blocks.
1485  *
1486  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1487  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1488  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1489  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1490  * block from smaller fragments.
1491  *
1492  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1493  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1494  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1495  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1496  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1497  *
1498  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1499  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1500  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1501  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1502  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1503  *
1504  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1505  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1506  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1507  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1508  *
1509  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1510  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1511  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1512  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1513  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1514  * bps for every constituent of the gang block.
1515  *
1516  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1517  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1518  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1519  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1520  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1521  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1522  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1523  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1524  * gang header's blk_cksum as described above.
1525  *
1526  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1527  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1528  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1529  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1530  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1531  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1532  *
1533  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1534  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1535  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1536  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1537  *
1538  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1539  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1540  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1541  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1542  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1543  *
1544  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1545  * ==========================================================================
1546  */
1547
1548 static zio_t *
1549 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1550 {
1551         if (gn != NULL)
1552                 return (pio);
1553
1554         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1555             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1556             &pio->io_bookmark));
1557 }
1558
1559 zio_t *
1560 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1561 {
1562         zio_t *zio;
1563
1564         if (gn != NULL) {
1565                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1566                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1567                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1568                 /*
1569                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1570                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1571                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1572                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1573                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1574                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1575                  * this is just good hygiene.)
1576                  */
1577                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1578                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1579                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1580                 }
1581                 /*
1582                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1583                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1584                  */
1585                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1586                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1587         } else {
1588                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1589                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1590                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1591         }
1592
1593         return (zio);
1594 }
1595
1596 /* ARGSUSED */
1597 zio_t *
1598 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1599 {
1600         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1601             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1602             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1603 }
1604
1605 /* ARGSUSED */
1606 zio_t *
1607 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1608 {
1609         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1610             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1611 }
1612
1613 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1614         NULL,
1615         zio_read_gang,
1616         zio_rewrite_gang,
1617         zio_free_gang,
1618         zio_claim_gang,
1619         NULL
1620 };
1621
1622 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1623
1624 static zio_gang_node_t *
1625 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1626 {
1627         zio_gang_node_t *gn;
1628
1629         ASSERT(*gnpp == NULL);
1630
1631         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1632         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1633         *gnpp = gn;
1634
1635         return (gn);
1636 }
1637
1638 static void
1639 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1640 {
1641         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1642
1643         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1644                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1645
1646         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1647         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1648         *gnpp = NULL;
1649 }
1650
1651 static void
1652 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1653 {
1654         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1655
1656         if (gn == NULL)
1657                 return;
1658
1659         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1660                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1661
1662         zio_gang_node_free(gnpp);
1663 }
1664
1665 static void
1666 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1667 {
1668         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1669
1670         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1671         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1672
1673         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1674             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1675             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1676 }
1677
1678 static void
1679 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1680 {
1681         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1682         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1683         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1684
1685         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1686         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1687
1688         if (zio->io_error)
1689                 return;
1690
1691         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1692                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1693
1694         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1695         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1696         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1697
1698         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1699                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1700                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1701                         continue;
1702                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1703         }
1704 }
1705
1706 static void
1707 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1708 {
1709         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1710         zio_t *zio;
1711
1712         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1713         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1714         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1715
1716         /*
1717          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1718          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1719          */
1720         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1721
1722         if (gn != NULL) {
1723                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1724
1725                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1726                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1727                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1728                                 continue;
1729                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1730                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1731                 }
1732         }
1733
1734         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1735                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1736
1737         if (zio != pio)
1738                 zio_nowait(zio);
1739 }
1740
1741 static int
1742 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1743 {
1744         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1745
1746         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1747         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1748
1749         zio->io_gang_leader = zio;
1750
1751         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1752
1753         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1754 }
1755
1756 static int
1757 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1758 {
1759         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1760
1761         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1762                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1763
1764         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1765         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1766
1767         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1768                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1769         else
1770                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1771
1772         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1773
1774         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1775 }
1776
1777 static void
1778 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1779 {
1780         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1781         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1782         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1783         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1784         uint64_t asize;
1785
1786         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1787                 return;
1788
1789         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1790
1791         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1792         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1793         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1794         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1795         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1796
1797         mutex_enter(&pio->io_lock);
1798         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1799                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1800                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1801                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1802                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1803         }
1804         mutex_exit(&pio->io_lock);
1805 }
1806
1807 static int
1808 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1809 {
1810         spa_t *spa = pio->io_spa;
1811         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1812         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1813         zio_t *zio;
1814         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1815         zio_gbh_phys_t *gbh;
1816         uint64_t txg = pio->io_txg;
1817         uint64_t resid = pio->io_size;
1818         uint64_t lsize;
1819         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1820         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1821         zio_prop_t zp;
1822         int error;
1823
1824         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1825             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1826             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1827         if (error) {
1828                 pio->io_error = error;
1829                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1830         }
1831
1832         if (pio == gio) {
1833                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1834         } else {
1835                 gnpp = pio->io_private;
1836                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1837         }
1838
1839         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1840         gbh = gn->gn_gbh;
1841         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1842
1843         /*
1844          * Create the gang header.
1845          */
1846         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1847             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1848
1849         /*
1850          * Create and nowait the gang children.
1851          */
1852         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1853                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1854                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1855                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1856
1857                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1858                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1859                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1860                 zp.zp_level = 0;
1861                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1862                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1863                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1864                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1865
1866                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1867                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1868                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1869                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1870                     &pio->io_bookmark));
1871         }
1872
1873         /*
1874          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1875          */
1876         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1877
1878         zio_nowait(zio);
1879
1880         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1881 }
1882
1883 /*
1884  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1885  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1886  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1887  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1888  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1889  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1890  */
1891 static int
1892 zio_nop_write(zio_t *zio)
1893 {
1894         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1895         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1896         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1897
1898         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1899         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1900         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1901         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1902         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1903         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1904
1905         /*
1906          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1907          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1908          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1909          * allocate a new bp.
1910          */
1911         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1912             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1913             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1914             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1915             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1916             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1917                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1918
1919         /*
1920          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1921          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1922          */
1923         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1924                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1925                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1926                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1927                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1928                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1929                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1930
1931                 *bp = *bp_orig;
1932                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1933                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1934         }
1935
1936         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1937 }
1938
1939 /*
1940  * ==========================================================================
1941  * Dedup
1942  * ==========================================================================
1943  */
1944 static void
1945 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1946 {
1947         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1948         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1949         ddt_phys_t *ddp;
1950         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1951
1952         mutex_enter(&pio->io_lock);
1953         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1954         if (zio->io_error == 0)
1955                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1956         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1957                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1958         else
1959                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1960         mutex_exit(&pio->io_lock);
1961 }
1962
1963 static int
1964 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1965 {
1966         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1967
1968         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1969         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1970         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1971
1972         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1973                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1974                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1975                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1976                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1977                 blkptr_t blk;
1978
1979                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1980                 zio->io_vsd = dde;
1981
1982                 if (ddp_self == NULL)
1983                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1984
1985                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1986                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1987                                 continue;
1988                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1989                             &blk);
1990                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1991                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1992                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1993                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1994                             &zio->io_bookmark));
1995                 }
1996                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1997         }
1998
1999         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2000             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2001             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2002
2003         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2004 }
2005
2006 static int
2007 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2008 {
2009         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2010
2011         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2012                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2013
2014         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2015         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2016         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2017
2018         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2019                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2020                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2021                 if (ddt == NULL) {
2022                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2023                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2024                 }
2025                 if (dde == NULL) {
2026                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2027                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2028                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2029                 }
2030                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2031                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2032                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2033                 }
2034                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2035                 zio->io_vsd = NULL;
2036         }
2037
2038         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2039
2040         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2041 }
2042
2043 static boolean_t
2044 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2045 {
2046         spa_t *spa = zio->io_spa;
2047
2048         /*
2049          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2050          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2051          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2052          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2053          */
2054         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2055                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2056
2057                 if (lio != NULL) {
2058                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2059                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2060                             zio->io_orig_size) != 0);
2061                 }
2062         }
2063
2064         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2065                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2066
2067                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2068                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2069                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2070                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2071                         int error;
2072
2073                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2074
2075                         ddt_exit(ddt);
2076
2077                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2078                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2079                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2080                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2081
2082                         if (error == 0) {
2083                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2084                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2085                                     zio->io_orig_size) != 0)
2086                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2087                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2088                         }
2089
2090                         ddt_enter(ddt);
2091                         return (error != 0);
2092                 }
2093         }
2094
2095         return (B_FALSE);
2096 }
2097
2098 static void
2099 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2100 {
2101         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2102         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2103         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2104         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2105         zio_t *pio;
2106
2107         if (zio->io_error)
2108                 return;
2109
2110         ddt_enter(ddt);
2111
2112         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2113
2114         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2115
2116         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2117                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2118
2119         ddt_exit(ddt);
2120 }
2121
2122 static void
2123 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2124 {
2125         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2126         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2127         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2128         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2129
2130         ddt_enter(ddt);
2131
2132         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2133         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2134         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2135
2136         if (zio->io_error == 0) {
2137                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2138                         ddt_phys_addref(ddp);
2139         } else {
2140                 ddt_phys_clear(ddp);
2141         }
2142
2143         ddt_exit(ddt);
2144 }
2145
2146 static void
2147 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2148 {
2149         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2150         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2151         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2152         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2153         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2154         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2155         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2156
2157         ddt_enter(ddt);
2158
2159         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2160         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2161         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2162
2163         if (zio->io_error == 0) {
2164                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2165                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2166                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2167                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2168                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2169                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2170         }
2171
2172         ddt_exit(ddt);
2173 }
2174
2175 static int
2176 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2177 {
2178         spa_t *spa = zio->io_spa;
2179         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2180         uint64_t txg = zio->io_txg;
2181         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2182         int p = zp->zp_copies;
2183         int ditto_copies;
2184         zio_t *cio = NULL;
2185         zio_t *dio = NULL;
2186         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2187         ddt_entry_t *dde;
2188         ddt_phys_t *ddp;
2189
2190         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2191         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2192         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2193
2194         ddt_enter(ddt);
2195         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2196         ddp = &dde->dde_phys[p];
2197
2198         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2199                 /*
2200                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2201                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2202                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2203                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2204                  */
2205                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2206                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2207                         zio_pop_transforms(zio);
2208                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2209                         BP_ZERO(bp);
2210                 } else {
2211                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2212                 }
2213                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2214                 ddt_exit(ddt);
2215                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2216         }
2217
2218         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2219         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2220
2221         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2222             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2223                 zio_prop_t czp = *zp;
2224
2225                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2226
2227                 /*
2228                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2229                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2230                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2231                  * This is safe, because using the override bp is just an
2232                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2233                  */
2234                 if (zio->io_bp_override) {
2235                         zio_pop_transforms(zio);
2236                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2237                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2238                         zio->io_bp_override = NULL;
2239                         BP_ZERO(bp);
2240                         ddt_exit(ddt);
2241                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2242                 }
2243
2244                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2245                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2246                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2247                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2248
2249                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2250                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2251         }
2252
2253         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2254                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2255                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2256                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2257                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2258                 else
2259                         ddt_phys_addref(ddp);
2260         } else if (zio->io_bp_override) {
2261                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2262                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2263                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2264                 ddt_phys_addref(ddp);
2265         } else {
2266                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2267                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2268                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2269                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2270
2271                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2272                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2273         }
2274
2275         ddt_exit(ddt);
2276
2277         if (cio)
2278                 zio_nowait(cio);
2279         if (dio)
2280                 zio_nowait(dio);
2281
2282         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2283 }
2284
2285 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2286
2287 static int
2288 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2289 {
2290         spa_t *spa = zio->io_spa;
2291         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2292         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2293         ddt_entry_t *dde;
2294         ddt_phys_t *ddp;
2295
2296         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2297         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2298
2299         ddt_enter(ddt);
2300         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2301         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2302         ddt_phys_decref(ddp);
2303         ddt_exit(ddt);
2304
2305         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2306 }
2307
2308 /*
2309  * ==========================================================================
2310  * Allocate and free blocks
2311  * ==========================================================================
2312  */
2313 static int
2314 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2315 {
2316         spa_t *spa = zio->io_spa;
2317         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2318         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2319         int error;
2320         int flags = 0;
2321
2322         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2323                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2324                 zio->io_gang_leader = zio;
2325         }
2326
2327         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2328         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2329         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2330         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2331         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2332
2333         /*
2334          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2335          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2336          * the "fast" gang feature.
2337          */
2338         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2339         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2340             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2341         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2342             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2343
2344         if (error) {
2345                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2346                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2347                     error);
2348                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2349                         return (zio_write_gang_block(zio));
2350                 zio->io_error = error;
2351         }
2352
2353         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2354 }
2355
2356 static int
2357 zio_dva_free(zio_t *zio)
2358 {
2359         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2360
2361         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2362 }
2363
2364 static int
2365 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2366 {
2367         int error;
2368
2369         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2370         if (error)
2371                 zio->io_error = error;
2372
2373         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2374 }
2375
2376 /*
2377  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2378  * and we want to give back the block we just allocated.
2379  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2380  */
2381 static void
2382 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2383 {
2384         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2385         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2386
2387         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2388                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2389
2390         if (gn != NULL) {
2391                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2392                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2393                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2394                 }
2395         }
2396 }
2397
2398 /*
2399  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2400  */
2401 int
2402 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2403     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2404 {
2405         int error = 1;
2406
2407         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2408
2409         /*
2410          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2411          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2412          * when allocating them.
2413          */
2414         if (use_slog) {
2415                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2416                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2417                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2418         }
2419
2420         if (error) {
2421                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2422                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2423                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2424         }
2425
2426         if (error == 0) {
2427                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2428                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2429                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2430                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2431                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2432                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2433                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2434                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2435                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2436                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2437         }
2438
2439         return (error);
2440 }
2441
2442 /*
2443  * Free an intent log block.
2444  */
2445 void
2446 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2447 {
2448         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2449         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2450
2451         zio_free(spa, txg, bp);
2452 }
2453
2454 /*
2455  * ==========================================================================
2456  * Read, write and delete to physical devices
2457  * ==========================================================================
2458  */
2459 static int
2460 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2461 {
2462         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2463         uint64_t align;
2464         spa_t *spa = zio->io_spa;
2465
2466         ASSERT(zio->io_error == 0);
2467         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2468
2469         if (vd == NULL) {
2470                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2471                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2472
2473                 /*
2474                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2475                  */
2476                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2477         }
2478
2479         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2480                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2481                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2482         }
2483
2484         /*
2485          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2486          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2487          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2488          * characteristics:
2489          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2490          *      - any reads of user data
2491          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2492          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2493          */
2494         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2495             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2496             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2497             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2498                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2499                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2500                 if (old != new)
2501                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2502         }
2503
2504         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2505
2506         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2507                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2508                 char *abuf = NULL;
2509                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2510                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2511                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2512                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2513                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2514                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2515                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2516                 }
2517                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2518                     zio_subblock);
2519         }
2520
2521         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2522         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2523         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2524
2525         /*
2526          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2527          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2528          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2529          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2530          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2531          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2532          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2533          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2534          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2535          * The same logic applies to any form of nested replication:
2536          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2537          */
2538         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2539             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2540             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2541             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2542                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2543                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2544                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2545         }
2546
2547         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2548             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2549
2550                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2551                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2552
2553                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2554                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2555
2556                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2557                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2558                         zio_interrupt(zio);
2559                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2560                 }
2561         }
2562
2563         /*
2564          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2565          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2566          * only repair blocks that aren't freed.
2567          */
2568         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2569             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2570                 if (!trim_map_write_start(zio))
2571                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2572         }
2573
2574         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2575 }
2576
2577 static int
2578 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2579 {
2580         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2581         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2582         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2583
2584         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2585                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2586
2587         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2588             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2589
2590         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2591             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2592
2593                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2594                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2595                         trim_map_write_done(zio);
2596
2597                 vdev_queue_io_done(zio);
2598
2599                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2600                         vdev_cache_write(zio);
2601
2602                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2603                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2604                             zio, EIO);
2605
2606                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2607                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2608
2609                 if (zio->io_error) {
2610                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2611                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2612                         } else {
2613                                 unexpected_error = B_TRUE;
2614                         }
2615                 }
2616         }
2617
2618         ops->vdev_op_io_done(zio);
2619
2620         if (unexpected_error)
2621                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2622
2623         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2624 }
2625
2626 /*
2627  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2628  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2629  */
2630 static void
2631 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2632     const void *good_buf)
2633 {
2634         /* no processing needed */
2635         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2636 }
2637
2638 /*ARGSUSED*/
2639 void
2640 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2641 {
2642         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2643
2644         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2645
2646         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2647         zcr->zcr_cbdata = buf;
2648         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2649         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2650 }
2651
2652 static int
2653 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2654 {
2655         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2656
2657         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2658                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2659
2660         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2661                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2662
2663         if (zio->io_vsd != NULL) {
2664                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2665                 zio->io_vsd = NULL;
2666         }
2667
2668         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2669                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2670
2671         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2672                 switch (zio->io_error) {
2673                 case 0:
2674                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2675                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2676                         break;
2677                 case EOPNOTSUPP:
2678                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2679                         break;
2680                 default:
2681                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2682                         break;
2683                 }
2684
2685         /*
2686          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2687          *
2688          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2689          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2690          */
2691         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2692             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2693                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2694                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2695                 zio->io_error = 0;
2696                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2697                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2698                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2699                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2700                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2701                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2702         }
2703
2704         /*
2705          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2706          * if the device is not accessible at all.
2707          */
2708         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2709             !vdev_accessible(vd, zio))
2710                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2711
2712         /*
2713          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2714          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2715          */
2716         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2717             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2718                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2719         }
2720
2721         if (zio->io_error)
2722                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2723
2724         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2725             zio->io_physdone != NULL) {
2726                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2727                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2728                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2729         }
2730
2731         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2732 }
2733
2734 void
2735 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2736 {
2737         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2738         ASSERT(zio->io_error == 0);
2739
2740         zio->io_stage >>= 1;
2741 }
2742
2743 void
2744 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2745 {
2746         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2747
2748         zio->io_stage >>= 1;
2749 }
2750
2751 void
2752 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2753 {
2754         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2755         ASSERT(zio->io_error == 0);
2756
2757         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2758         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2759 }
2760
2761 /*
2762  * ==========================================================================
2763  * Generate and verify checksums
2764  * ==========================================================================
2765  */
2766 static int
2767 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2768 {
2769         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2770         enum zio_checksum checksum;
2771
2772         if (bp == NULL) {
2773                 /*
2774                  * This is zio_write_phys().
2775                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2776                  */
2777                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2778
2779                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2780                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2781
2782                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2783         } else {
2784                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2785                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2786                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2787                 } else {
2788                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2789                 }
2790         }
2791
2792         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2793
2794         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2795 }
2796
2797 static int
2798 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2799 {
2800         zio_bad_cksum_t info;
2801         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2802         int error;
2803
2804         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2805
2806         if (bp == NULL) {
2807                 /*
2808                  * This is zio_read_phys().
2809                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2810                  */
2811                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2812                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2813
2814                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2815         }
2816
2817         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2818                 zio->io_error = error;
2819                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2820                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2821                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2822                             zio->io_size, NULL, &info);
2823                 }
2824         }
2825
2826         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2827 }
2828
2829 /*
2830  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2831  */
2832 void
2833 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2834 {
2835         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2836 }
2837
2838 /*
2839  * ==========================================================================
2840  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2841  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2842  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2843  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2844  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2845  * ==========================================================================
2846  */
2847 int
2848 zio_worst_error(int e1, int e2)
2849 {
2850         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2851         int r1, r2;
2852
2853         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2854                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2855                         break;
2856
2857         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2858                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2859                         break;
2860
2861         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2862 }
2863
2864 /*
2865  * ==========================================================================
2866  * I/O completion
2867  * ==========================================================================
2868  */
2869 static int
2870 zio_ready(zio_t *zio)
2871 {
2872         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2873         zio_t *pio, *pio_next;
2874
2875         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2876             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2877                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2878
2879         if (zio->io_ready) {
2880                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2881                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2882                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2883                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2884
2885                 zio->io_ready(zio);
2886         }
2887
2888         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2889                 zio->io_bp_copy = *bp;
2890
2891         if (zio->io_error)
2892                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2893
2894         mutex_enter(&zio->io_lock);
2895         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2896         pio = zio_walk_parents(zio);
2897         mutex_exit(&zio->io_lock);
2898
2899         /*
2900          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2901          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2902          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2903          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2904          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2905          */
2906         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2907                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2908                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2909         }
2910
2911         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2912                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2913                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2914                 } else {
2915                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2916                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2917                 }
2918         }
2919
2920         if (zio_injection_enabled &&
2921             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2922                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2923
2924         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2925 }
2926
2927 static int
2928 zio_done(zio_t *zio)
2929 {
2930         spa_t *spa = zio->io_spa;
2931         zio_t *lio = zio->io_logical;
2932         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2933         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2934         uint64_t psize = zio->io_size;
2935         zio_t *pio, *pio_next;
2936
2937         /*
2938          * If our children haven't all completed,
2939          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2940          */
2941         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2942             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2943             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2944             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2945                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2946
2947         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2948                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2949                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2950
2951         if (bp != NULL) {
2952                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2953                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2954                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2955                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2956                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2957                     zio->io_bp_override == NULL &&
2958                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2959                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2960                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2961                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2962                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2963                 }
2964                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2965                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2966         }
2967
2968         /*
2969          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2970          */
2971         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2972         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2973         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2974
2975         /*
2976          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2977          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2978          */
2979         if (zio->io_error == 0) {
2980                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2981                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2982                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2983                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2984                         char *abuf = zio->io_data;
2985
2986                         if (asize != psize) {
2987                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2988                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2989                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2990                         }
2991
2992                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2993                         zcr->zcr_next = NULL;
2994                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2995                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2996
2997                         if (asize != psize)
2998                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2999                 }
3000         }
3001
3002         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3003
3004         vdev_stat_update(zio, psize);
3005
3006         if (zio->io_error) {
3007                 /*
3008                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3009                  * generate an error message describing the I/O failure
3010                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3011                  * device is currently unavailable.
3012                  */
3013                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3014                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3015
3016                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3017                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3018                     zio == lio) {
3019                         /*
3020                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3021                          * error and generate a logical data ereport.
3022                          */
3023                         spa_log_error(spa, zio);
3024                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3025                             0, 0);
3026                 }
3027         }
3028
3029         if (zio->io_error && zio == lio) {
3030                 /*
3031                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3032                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3033                  */
3034                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3035                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3036
3037                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3038                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3039                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3040                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3041                         else
3042                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3043                 }
3044
3045                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3046                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3047                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3048                     zio->io_error == ENXIO &&
3049                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3050                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3051                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3052
3053                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3054                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3055
3056                 /*
3057                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3058                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3059                  * based on checksums.  It also might be a good place
3060                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3061                  * processing.
3062                  */
3063         }
3064
3065         /*
3066          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3067          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3068          * errors with errors that happened to the zio itself when
3069          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3070          */
3071         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3072
3073         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3074             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3075             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3076                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3077
3078         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3079
3080         /*
3081          * Godfather I/Os should never suspend.
3082          */
3083         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3084             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3085                 zio->io_reexecute = 0;
3086
3087         if (zio->io_reexecute) {
3088                 /*
3089                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3090                  *
3091                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3092                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3093                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3094                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3095                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3096                  *
3097                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3098                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3099                  * parents not executing until children are ready.
3100                  */
3101                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3102
3103                 zio->io_gang_leader = NULL;
3104
3105                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3106                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3107                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3108
3109                 /*
3110                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3111                  * not a true parent to them. It will track them through
3112                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3113                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3114                  * I/O to return status without blocking.
3115                  */
3116                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3117                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3118                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3119
3120                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3121                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3122                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3123                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3124                         }
3125                 }
3126
3127                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3128                         /*
3129                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3130                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3131                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3132                          */
3133                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3134                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3135                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3136                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3137                         /*
3138                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3139                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3140                          */
3141                         zio_suspend(spa, zio);
3142                 } else {
3143                         /*
3144                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3145                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3146                          */
3147 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3148                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3149 #else
3150                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3151 #endif
3152                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3153                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3154                             0, &zio->io_tqent);
3155                 }
3156                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3157         }
3158
3159         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3160         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3161         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3162
3163         /*
3164          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3165          */
3166         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3167                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3168                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3169                 zcr->zcr_next = NULL;
3170                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3171                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3172         }
3173
3174         /*
3175          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3176          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3177          * such, cannot acquire any new parents.
3178          */
3179         if (zio->io_done)
3180                 zio->io_done(zio);
3181
3182         mutex_enter(&zio->io_lock);
3183         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3184         mutex_exit(&zio->io_lock);
3185
3186         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3187                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3188                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3189                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3190                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3191         }
3192
3193         if (zio->io_waiter != NULL) {
3194                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3195                 zio->io_executor = NULL;
3196                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3197                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3198         } else {
3199                 zio_destroy(zio);
3200         }
3201
3202         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3203 }
3204
3205 /*
3206  * ==========================================================================
3207  * I/O pipeline definition
3208  * ==========================================================================
3209  */
3210 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3211         NULL,
3212         zio_read_bp_init,
3213         zio_free_bp_init,
3214         zio_issue_async,
3215         zio_write_bp_init,
3216         zio_checksum_generate,
3217         zio_nop_write,
3218         zio_ddt_read_start,
3219         zio_ddt_read_done,
3220         zio_ddt_write,
3221         zio_ddt_free,
3222         zio_gang_assemble,
3223         zio_gang_issue,
3224         zio_dva_allocate,
3225         zio_dva_free,
3226         zio_dva_claim,
3227         zio_ready,
3228         zio_vdev_io_start,
3229         zio_vdev_io_done,
3230         zio_vdev_io_assess,
3231         zio_checksum_verify,
3232         zio_done
3233 };
3234
3235 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3236 boolean_t
3237 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3238     const zbookmark_t *zb2)
3239 {
3240         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3241
3242         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3243         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3244
3245         /*
3246          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3247          * everything else.
3248          */
3249         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3250                 return (B_TRUE);
3251
3252         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3253         if (dnp == NULL)
3254                 return (B_FALSE);
3255
3256         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3257             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3258
3259         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3260             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3261
3262         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3263                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3264                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3265                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3266         }
3267
3268         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3269                 return (B_TRUE);
3270         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3271                 return (B_FALSE);
3272         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3273                 return (B_FALSE);
3274         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3275 }