]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Upgrade Unbound to 1.7.2. More to follow.
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2018 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/dsl_scan.h>
45 #include <sys/metaslab_impl.h>
46 #include <sys/abd.h>
47 #include <sys/cityhash.h>
48
49 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
50 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
51 #if defined(__amd64__)
52 static int zio_use_uma = 1;
53 #else
54 static int zio_use_uma = 0;
55 #endif
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
57     "Use uma(9) for ZIO allocations");
58 static int zio_exclude_metadata = 0;
59 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
60     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
61
62 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
63         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
65         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of successful TRIM requests" },
67         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
69         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
70           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
71 };
72
73 static kstat_t *zio_trim_ksp;
74
75 /*
76  * ==========================================================================
77  * I/O type descriptions
78  * ==========================================================================
79  */
80 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
81         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
82         "zio_ioctl"
83 };
84
85 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
86 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RWTUN,
87     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "Enable allocation throttling");
88
89 /*
90  * ==========================================================================
91  * I/O kmem caches
92  * ==========================================================================
93  */
94 kmem_cache_t *zio_cache;
95 kmem_cache_t *zio_link_cache;
96 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
97 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
98
99 #ifdef _KERNEL
100 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
101 #endif
102
103 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
104         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
105 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
106 /*
107  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
108  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
109  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
110  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
111  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
112  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
113  * enough analysis has been done to determine optimal values.
114  *
115  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
116  * regular blocks are not deferred.
117  */
118 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
119 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
120     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
121 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
122 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
123     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
124 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
127
128 /*
129  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
130  * stage set or will have it later in its lifetime.
131  */
132 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
133
134 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
135
136 #ifdef illumos
137 #ifdef ZFS_DEBUG
138 int zio_buf_debug_limit = 16384;
139 #else
140 int zio_buf_debug_limit = 0;
141 #endif
142 #endif
143
144 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
145
146 void
147 zio_init(void)
148 {
149         size_t c;
150         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
151             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
152         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
153             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154         if (!zio_use_uma)
155                 goto out;
156
157         /*
158          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
159          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
160          * for each quarter-power of 2.
161          */
162         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
163                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
164                 size_t p2 = size;
165                 size_t align = 0;
166                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
167
168                 while (!ISP2(p2))
169                         p2 &= p2 - 1;
170
171 #ifdef illumos
172 #ifndef _KERNEL
173                 /*
174                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
175                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
176                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
177                  * page with a watched buffer.
178                  */
179                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
180                         continue;
181 #endif
182 #endif /* illumos */
183                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
184                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
185                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
186                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
187                 }
188
189                 if (align != 0) {
190                         char name[36];
191                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
194
195                         /*
196                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
197                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
198                          * stored with the buffers.
199                          */
200                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
201                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
202                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
203                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
204                 }
205         }
206
207         while (--c != 0) {
208                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
211
212                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
213                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
214                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
215         }
216 out:
217
218         zio_inject_init();
219
220         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
221             KSTAT_TYPE_NAMED,
222             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
223             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
224
225         if (zio_trim_ksp != NULL) {
226                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
227                 kstat_install(zio_trim_ksp);
228         }
229 }
230
231 void
232 zio_fini(void)
233 {
234         size_t c;
235         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
236         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
237
238         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
239                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
240                         last_cache = zio_buf_cache[c];
241                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
242                 }
243                 zio_buf_cache[c] = NULL;
244
245                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
246                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
247                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
248                 }
249                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
250         }
251
252         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
253         kmem_cache_destroy(zio_cache);
254
255         zio_inject_fini();
256
257         if (zio_trim_ksp != NULL) {
258                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
259                 zio_trim_ksp = NULL;
260         }
261 }
262
263 /*
264  * ==========================================================================
265  * Allocate and free I/O buffers
266  * ==========================================================================
267  */
268
269 /*
270  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
271  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
272  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
273  * excess / transient data in-core during a crashdump.
274  */
275 void *
276 zio_buf_alloc(size_t size)
277 {
278         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
279         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
280
281         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
282
283         if (zio_use_uma)
284                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
285         else
286                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
287 }
288
289 /*
290  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
291  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
292  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
293  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
294  */
295 void *
296 zio_data_buf_alloc(size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
304         else
305                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
306 }
307
308 void
309 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 void
322 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
323 {
324         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
325
326         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
327
328         if (zio_use_uma)
329                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
330         else
331                 kmem_free(buf, size);
332 }
333
334 /*
335  * ==========================================================================
336  * Push and pop I/O transform buffers
337  * ==========================================================================
338  */
339 void
340 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
341     zio_transform_func_t *transform)
342 {
343         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
344
345         /*
346          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
347          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
348          */
349 #ifdef illumos
350         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
351 #else
352         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
353             abd_is_linear(data));
354 #endif
355
356         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
357         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
358         zt->zt_bufsize = bufsize;
359         zt->zt_transform = transform;
360
361         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
362         zio->io_transform_stack = zt;
363
364         zio->io_abd = data;
365         zio->io_size = size;
366 }
367
368 void
369 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
370 {
371         zio_transform_t *zt;
372
373         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
374                 if (zt->zt_transform != NULL)
375                         zt->zt_transform(zio,
376                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
377
378                 if (zt->zt_bufsize != 0)
379                         abd_free(zio->io_abd);
380
381                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
382                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
383                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
384
385                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
386         }
387 }
388
389 /*
390  * ==========================================================================
391  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
392  * ==========================================================================
393  */
394 static void
395 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
396 {
397         ASSERT(zio->io_size > size);
398
399         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
400                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
401 }
402
403 static void
404 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
405 {
406         if (zio->io_error == 0) {
407                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
408                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
409                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
410                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
411
412                 if (ret != 0)
413                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
414         }
415 }
416
417 /*
418  * ==========================================================================
419  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
420  * ==========================================================================
421  */
422 zio_t *
423 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
424 {
425         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
426
427         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
428         if (*zl == NULL)
429                 return (NULL);
430
431         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
432         return ((*zl)->zl_parent);
433 }
434
435 zio_t *
436 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
437 {
438         list_t *cl = &pio->io_child_list;
439
440         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
441
442         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
443         if (*zl == NULL)
444                 return (NULL);
445
446         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
447         return ((*zl)->zl_child);
448 }
449
450 zio_t *
451 zio_unique_parent(zio_t *cio)
452 {
453         zio_link_t *zl = NULL;
454         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
455
456         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
457         return (pio);
458 }
459
460 void
461 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
462 {
463         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
464
465         /*
466          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
467          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
468          * Vdev I/Os can only have vdev children.
469          * The following ASSERT captures all of these constraints.
470          */
471         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
472
473         zl->zl_parent = pio;
474         zl->zl_child = cio;
475
476         mutex_enter(&pio->io_lock);
477         mutex_enter(&cio->io_lock);
478
479         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
480
481         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
482                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
483
484         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
485         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
486
487         pio->io_child_count++;
488         cio->io_parent_count++;
489
490         mutex_exit(&cio->io_lock);
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492 }
493
494 static void
495 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
496 {
497         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
498         ASSERT(zl->zl_child == cio);
499
500         mutex_enter(&pio->io_lock);
501         mutex_enter(&cio->io_lock);
502
503         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
504         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
505
506         pio->io_child_count--;
507         cio->io_parent_count--;
508
509         mutex_exit(&cio->io_lock);
510         mutex_exit(&pio->io_lock);
511         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
512 }
513
514 static boolean_t
515 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
516 {
517         boolean_t waiting = B_FALSE;
518
519         mutex_enter(&zio->io_lock);
520         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
521         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
522                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
523                         continue;
524
525                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
526                 if (*countp != 0) {
527                         zio->io_stage >>= 1;
528                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
529                         zio->io_stall = countp;
530                         waiting = B_TRUE;
531                         break;
532                 }
533         }
534         mutex_exit(&zio->io_lock);
535         return (waiting);
536 }
537
538 static void
539 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait,
540     zio_t **next_to_executep)
541 {
542         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
543         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
544
545         mutex_enter(&pio->io_lock);
546         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
547                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
548         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
549         ASSERT3U(*countp, >, 0);
550
551         (*countp)--;
552
553         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
554                 zio_taskq_type_t type =
555                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
556                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
557                 pio->io_stall = NULL;
558                 mutex_exit(&pio->io_lock);
559
560                 /*
561                  * If we can tell the caller to execute this parent next, do
562                  * so.  Otherwise dispatch the parent zio as its own task.
563                  *
564                  * Having the caller execute the parent when possible reduces
565                  * locking on the zio taskq's, reduces context switch
566                  * overhead, and has no recursion penalty.  Note that one
567                  * read from disk typically causes at least 3 zio's: a
568                  * zio_null(), the logical zio_read(), and then a physical
569                  * zio.  When the physical ZIO completes, we are able to call
570                  * zio_done() on all 3 of these zio's from one invocation of
571                  * zio_execute() by returning the parent back to
572                  * zio_execute().  Since the parent isn't executed until this
573                  * thread returns back to zio_execute(), the caller should do
574                  * so promptly.
575                  *
576                  * In other cases, dispatching the parent prevents
577                  * overflowing the stack when we have deeply nested
578                  * parent-child relationships, as we do with the "mega zio"
579                  * of writes for spa_sync(), and the chain of ZIL blocks.
580                  */
581                 if (next_to_executep != NULL && *next_to_executep == NULL) {
582                         *next_to_executep = pio;
583                 } else {
584                         zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
585                 }
586         } else {
587                 mutex_exit(&pio->io_lock);
588         }
589 }
590
591 static void
592 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
593 {
594         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
595                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
596 }
597
598 int
599 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
600 {
601         const zio_t *z1 = x1;
602         const zio_t *z2 = x2;
603
604         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
605                 return (-1);
606         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
607                 return (1);
608
609         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
610                 return (-1);
611         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
612                 return (1);
613
614         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
615                 return (-1);
616         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
617                 return (1);
618
619         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
620                 return (-1);
621         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
622                 return (1);
623
624         if (z1 < z2)
625                 return (-1);
626         if (z1 > z2)
627                 return (1);
628
629         return (0);
630 }
631
632 /*
633  * ==========================================================================
634  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
635  * ==========================================================================
636  */
637 static zio_t *
638 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
639     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
640     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
641     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
642     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
643 {
644         zio_t *zio;
645
646         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
647         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
648         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
649
650         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
651         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
652         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
653
654         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
655
656         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
657         bzero(zio, sizeof (zio_t));
658
659         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
660         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
661
662         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
663             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
664         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
665             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
666         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
667
668         if (vd != NULL)
669                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
670         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
671                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
672         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
673                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
674         else
675                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
676
677         if (bp != NULL) {
678                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
679                 zio->io_bp_copy = *bp;
680                 zio->io_bp_orig = *bp;
681                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
682                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
683                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
684                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
685                         zio->io_logical = zio;
686                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
687                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
688         }
689
690         zio->io_spa = spa;
691         zio->io_txg = txg;
692         zio->io_done = done;
693         zio->io_private = private;
694         zio->io_type = type;
695         zio->io_priority = priority;
696         zio->io_vd = vd;
697         zio->io_offset = offset;
698         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
699         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
700         zio->io_lsize = lsize;
701         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
702         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
703         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
704         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
705
706         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
707         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
708
709         if (zb != NULL)
710                 zio->io_bookmark = *zb;
711
712         if (pio != NULL) {
713                 if (zio->io_logical == NULL)
714                         zio->io_logical = pio->io_logical;
715                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
716                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
717                 zio_add_child(pio, zio);
718         }
719
720         return (zio);
721 }
722
723 static void
724 zio_destroy(zio_t *zio)
725 {
726         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
727         list_destroy(&zio->io_parent_list);
728         list_destroy(&zio->io_child_list);
729         mutex_destroy(&zio->io_lock);
730         cv_destroy(&zio->io_cv);
731         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
732 }
733
734 zio_t *
735 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
736     void *private, enum zio_flag flags)
737 {
738         zio_t *zio;
739
740         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
741             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
742             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
743
744         return (zio);
745 }
746
747 zio_t *
748 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
749 {
750         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
751 }
752
753 void
754 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
755 {
756         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
757                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
758                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
759         }
760         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
761             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
762                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
763                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
764         }
765         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
766             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
767                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
768                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
769         }
770         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
771                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
772                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
773         }
774         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
775                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
776                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
777         }
778
779         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
780                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
781                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
782                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
783                 }
784         }
785
786         /*
787          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
788          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
789          */
790         if (!spa->spa_trust_config)
791                 return;
792
793         /*
794          * Pool-specific checks.
795          *
796          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
797          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
798          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
799          * that are in the log) to be arbitrarily large.
800          */
801         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
802                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
803                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
804                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
805                             "VDEV %llu",
806                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
807                         continue;
808                 }
809                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
810                 if (vd == NULL) {
811                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
812                             "VDEV %llu",
813                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
814                         continue;
815                 }
816                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
817                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
818                             "VDEV %llu",
819                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
820                         continue;
821                 }
822                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
823                         /*
824                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
825                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
826                          * we can't perform any more checks on them.
827                          */
828                         continue;
829                 }
830                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
831                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
832                 if (BP_IS_GANG(bp))
833                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
834                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
835                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
836                             "OFFSET %llu",
837                             bp, i, (longlong_t)offset);
838                 }
839         }
840 }
841
842 boolean_t
843 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
844 {
845         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
846
847         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
848                 return (B_FALSE);
849
850         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
851         if (vd == NULL)
852                 return (B_FALSE);
853
854         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
855                 return (B_FALSE);
856
857         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
858                 return (B_FALSE);
859         }
860
861         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
862         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
863
864         if (BP_IS_GANG(bp))
865                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
866         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
867                 return (B_FALSE);
868
869         return (B_TRUE);
870 }
871
872 zio_t *
873 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
874     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
875     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
876 {
877         zio_t *zio;
878
879         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
880
881         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
882             data, size, size, done, private,
883             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
884             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
885             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
886
887         return (zio);
888 }
889
890 zio_t *
891 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
892     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
893     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
894     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
895     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
896     const zbookmark_phys_t *zb)
897 {
898         zio_t *zio;
899
900         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
901             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
902             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
903             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
904             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
905             zp->zp_level < 32 &&
906             zp->zp_copies > 0 &&
907             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
908
909         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
910             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
911             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
912             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
913
914         zio->io_ready = ready;
915         zio->io_children_ready = children_ready;
916         zio->io_physdone = physdone;
917         zio->io_prop = *zp;
918
919         /*
920          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
921          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
922          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
923          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
924          */
925         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
926                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
927         }
928
929         return (zio);
930 }
931
932 zio_t *
933 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
934     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
935     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
936 {
937         zio_t *zio;
938
939         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
940             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
941             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
942
943         return (zio);
944 }
945
946 void
947 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
948 {
949         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
950         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
951         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
952         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
953
954         /*
955          * We must reset the io_prop to match the values that existed
956          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
957          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
958          */
959         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
960         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
961         zio->io_prop.zp_copies = copies;
962         zio->io_bp_override = bp;
963 }
964
965 void
966 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
967 {
968
969         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
970
971         /*
972          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
973          * process the free here (by ignoring it) rather than
974          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
975          */
976         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
977                 return;
978         metaslab_check_free(spa, bp);
979
980         /*
981          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
982          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
983          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
984          * in-memory list for later processing.
985          */
986         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
987             txg != spa->spa_syncing_txg ||
988             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
989                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
990         } else {
991                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
992                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
993         }
994 }
995
996 zio_t *
997 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
998     uint64_t size, enum zio_flag flags)
999 {
1000         zio_t *zio;
1001         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
1002
1003         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1004         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
1005         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
1006
1007         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1008                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1009
1010         metaslab_check_free(spa, bp);
1011         arc_freed(spa, bp);
1012         dsl_scan_freed(spa, bp);
1013
1014         if (zfs_trim_enabled)
1015                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
1016                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
1017         /*
1018          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1019          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1020          * not tied up.
1021          */
1022         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1023                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1024
1025         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
1026
1027         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
1028             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1029             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1030
1031         return (zio);
1032 }
1033
1034 zio_t *
1035 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1036     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1037 {
1038         zio_t *zio;
1039
1040         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1041
1042         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1043                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1044
1045         /*
1046          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1047          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1048          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1049          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1050          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1051          * so that the SPA knows they're in use.
1052          *
1053          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1054          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1055          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1056          */
1057         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1058             spa_min_claim_txg(spa));
1059         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1060         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1061
1062         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1063             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1064             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1065         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1066
1067         return (zio);
1068 }
1069
1070 zio_t *
1071 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1072     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1073     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1074 {
1075         zio_t *zio;
1076         int c;
1077
1078         if (vd->vdev_children == 0) {
1079                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1080                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1081                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1082
1083                 zio->io_cmd = cmd;
1084         } else {
1085                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1086
1087                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1088                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1089                             offset, size, done, private, priority, flags));
1090         }
1091
1092         return (zio);
1093 }
1094
1095 zio_t *
1096 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1097     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1098     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1099 {
1100         zio_t *zio;
1101
1102         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1103         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1104             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1105         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1106
1107         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1108             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1109             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1110
1111         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1112
1113         return (zio);
1114 }
1115
1116 zio_t *
1117 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1118     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1119     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1120 {
1121         zio_t *zio;
1122
1123         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1124         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1125             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1126         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1127
1128         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1129             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1130             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1131
1132         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1133
1134         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1135                 /*
1136                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1137                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1138                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1139                  * being written to multiple places in parallel.
1140                  */
1141                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1142                 abd_copy(wbuf, data, size);
1143
1144                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1145         }
1146
1147         return (zio);
1148 }
1149
1150 /*
1151  * Create a child I/O to do some work for us.
1152  */
1153 zio_t *
1154 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1155     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1156     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1157 {
1158         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1159         zio_t *zio;
1160
1161         /*
1162          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1163          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1164          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1165          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1166          * (OPTIONAL or REPAIR).
1167          */
1168         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1169             done != NULL);
1170
1171         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1172                 /*
1173                  * If we have the bp, then the child should perform the
1174                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1175                  * detection as close to the leaves as possible and
1176                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1177                  */
1178                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1179                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1180         }
1181
1182         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1183         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1184                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1185
1186         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1187                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1188                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1189         }
1190
1191         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1192
1193         /*
1194          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1195          * even if the original read was.
1196          */
1197         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1198                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1199
1200         /*
1201          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1202          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1203          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1204          * have already processed the original allocating I/O.
1205          */
1206         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1207             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1208                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1209
1210                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1211                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1212                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1213                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1214                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1215                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1216
1217                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1218         }
1219
1220         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1221             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1222             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1223         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1224
1225         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1226         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1227                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1228
1229         return (zio);
1230 }
1231
1232 zio_t *
1233 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1234     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1235     zio_done_func_t *done, void *private)
1236 {
1237         zio_t *zio;
1238
1239         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1240
1241         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1242             data, size, size, done, private, type, priority,
1243             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1244             vd, offset, NULL,
1245             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1246
1247         return (zio);
1248 }
1249
1250 void
1251 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1252 {
1253         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1254             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1255             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1256 }
1257
1258 zio_t *
1259 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1260 {
1261
1262         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1263
1264         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1265             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1266             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1267             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1268 }
1269
1270 void
1271 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1272 {
1273         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1274         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1275         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1276
1277         /*
1278          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1279          * reconstruction when reading back less than the block size.
1280          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1281          */
1282         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1283         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1284                 /* we are not doing a raw write */
1285                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1286                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1287         }
1288 }
1289
1290 /*
1291  * ==========================================================================
1292  * Prepare to read and write logical blocks
1293  * ==========================================================================
1294  */
1295
1296 static zio_t *
1297 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1298 {
1299         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1300
1301         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1302
1303         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1304             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1305             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1306                 uint64_t psize =
1307                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1308                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1309                     psize, psize, zio_decompress);
1310         }
1311
1312         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1313                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1314
1315                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1316                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1317                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1318                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1319         } else {
1320                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1321                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1322         }
1323
1324         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1325                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1326
1327         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1328                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1329
1330         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1331                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1332
1333         return (zio);
1334 }
1335
1336 static zio_t *
1337 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1338 {
1339         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1340                 return (zio);
1341
1342         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1343
1344         if (zio->io_bp_override) {
1345                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1346                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1347
1348                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1349                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1350
1351                 *bp = *zio->io_bp_override;
1352                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1353
1354                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1355                         return (zio);
1356
1357                 /*
1358                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1359                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1360                  * has already occurred.
1361                  */
1362                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1363                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1364                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1365                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1366                         return (zio);
1367                 }
1368
1369                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1370
1371                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1372                         return (zio);
1373
1374                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1375                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1376
1377                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1378                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1379                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1380                         return (zio);
1381                 }
1382
1383                 /*
1384                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1385                  * it as a regular write I/O.
1386                  */
1387                 zio->io_bp_override = NULL;
1388                 *bp = zio->io_bp_orig;
1389                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1390         }
1391
1392         return (zio);
1393 }
1394
1395 static zio_t *
1396 zio_write_compress(zio_t *zio)
1397 {
1398         spa_t *spa = zio->io_spa;
1399         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1400         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1401         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1402         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1403         uint64_t psize = zio->io_size;
1404         int pass = 1;
1405
1406         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1407
1408         /*
1409          * If our children haven't all reached the ready stage,
1410          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1411          */
1412         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1413             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1414                 return (NULL);
1415         }
1416
1417         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1418                 return (zio);
1419
1420         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1421                 /*
1422                  * Now that all our children are ready, run the callback
1423                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1424                  * data to be written.
1425                  */
1426                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1427                 zio->io_children_ready(zio);
1428         }
1429
1430         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1431         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1432
1433         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1434                 /*
1435                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1436                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1437                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1438                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1439                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1440                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1441                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1442                  */
1443                 pass = spa_sync_pass(spa);
1444
1445                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1446                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1447                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1448
1449                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1450                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1451
1452                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1453                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1454                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1455         }
1456
1457         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1458         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1459                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1460                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1461                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1462                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1463                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1464                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1465                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1466                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1467                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1468                             cbuf, compress, lsize, psize);
1469                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1470                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1471                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1472                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1473                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1474                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1475                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1476                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1477                         return (zio);
1478                 } else {
1479                         /*
1480                          * Round up compressed size up to the ashift
1481                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1482                          * This ensures that the compressed size of the BP
1483                          * (and thus compressratio property) are correct,
1484                          * in that we charge for the padding used to fill out
1485                          * the last sector.
1486                          */
1487                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1488                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1489                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1490                         if (rounded >= lsize) {
1491                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1492                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1493                                 psize = lsize;
1494                         } else {
1495                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1496                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1497                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1498                                 psize = rounded;
1499                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1500                                     psize, lsize, NULL);
1501                         }
1502                 }
1503
1504                 /*
1505                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1506                  * it as a regular write I/O.
1507                  */
1508                 zio->io_bp_override = NULL;
1509                 *bp = zio->io_bp_orig;
1510                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1511         } else {
1512                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1513         }
1514
1515         /*
1516          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1517          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1518          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1519          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1520          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1521          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1522          */
1523         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1524             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1525             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1526                 ASSERT(psize != 0);
1527                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1528                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1529                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1530         } else {
1531                 BP_ZERO(bp);
1532                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1533         }
1534
1535         if (psize == 0) {
1536                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1537                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1538                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1539                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1540                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1541                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1542                 }
1543                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1544         } else {
1545                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1546                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1547                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1548                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1549                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1550                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1551                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1552                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1553                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1554                 if (zp->zp_dedup) {
1555                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1556                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1557                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1558                 }
1559                 if (zp->zp_nopwrite) {
1560                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1561                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1562                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1563                 }
1564         }
1565         return (zio);
1566 }
1567
1568 static zio_t *
1569 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1570 {
1571         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1572
1573         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1574                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1575                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1576         }
1577
1578         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1579
1580         return (zio);
1581 }
1582
1583 /*
1584  * ==========================================================================
1585  * Execute the I/O pipeline
1586  * ==========================================================================
1587  */
1588
1589 static void
1590 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1591 {
1592         spa_t *spa = zio->io_spa;
1593         zio_type_t t = zio->io_type;
1594         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1595
1596         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1597
1598         /*
1599          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1600          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1601          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1602          */
1603         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1604                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1605
1606         /*
1607          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1608          */
1609         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1610                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1611
1612         /*
1613          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1614          * available.
1615          */
1616         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1617             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1618                 q++;
1619
1620         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1621
1622         /*
1623          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1624          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1625          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1626          */
1627 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1628         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1629 #else
1630         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1631 #endif
1632         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1633             flags, &zio->io_tqent);
1634 }
1635
1636 static boolean_t
1637 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1638 {
1639         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1640         spa_t *spa = zio->io_spa;
1641
1642         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1643                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1644                 uint_t i;
1645                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1646                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1647                                 return (B_TRUE);
1648                 }
1649         }
1650
1651         return (B_FALSE);
1652 }
1653
1654 static zio_t *
1655 zio_issue_async(zio_t *zio)
1656 {
1657         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1658
1659         return (NULL);
1660 }
1661
1662 void
1663 zio_interrupt(zio_t *zio)
1664 {
1665         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1666 }
1667
1668 void
1669 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1670 {
1671         /*
1672          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1673          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1674          * functionality has been disabled for userspace builds.
1675          */
1676
1677 #ifdef _KERNEL
1678         /*
1679          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1680          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1681          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1682          */
1683         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1684                 hrtime_t now = gethrtime();
1685
1686                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1687                         /*
1688                          * This IO has already taken longer than the target
1689                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1690                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1691                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1692                          * the target latency being set to a value less than
1693                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1694                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1695                          * IO request).
1696                          */
1697
1698                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1699                             hrtime_t, now);
1700
1701                         zio_interrupt(zio);
1702                 } else {
1703                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1704
1705                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1706                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1707
1708                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1709                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1710                 }
1711
1712                 return;
1713         }
1714 #endif
1715
1716         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1717         zio_interrupt(zio);
1718 }
1719
1720 /*
1721  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1722  *
1723  *      (1) the I/O completes
1724  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1725  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1726  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1727  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1728  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1729  *
1730  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1731  * burns a thread in cv_wait().
1732  *
1733  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1734  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1735  */
1736 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1737
1738 void
1739 zio_execute(zio_t *zio)
1740 {
1741         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1742
1743         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1744                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1745                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1746
1747                 zio->io_executor = curthread;
1748
1749                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1750                 ASSERT(ISP2(stage));
1751                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1752
1753                 do {
1754                         stage <<= 1;
1755                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1756
1757                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1758
1759                 /*
1760                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1761                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1762                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1763                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1764                  *
1765                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1766                  * be sent to disk promptly.
1767                  */
1768                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1769                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1770                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1771                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1772                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1773                         return;
1774                 }
1775
1776                 zio->io_stage = stage;
1777                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1778
1779                 /*
1780                  * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
1781                  * (typically the same as this one), or NULL if we should
1782                  * stop.
1783                  */
1784                 zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1785
1786                 if (zio == NULL)
1787                         return;
1788         }
1789 }
1790
1791 /*
1792  * ==========================================================================
1793  * Initiate I/O, either sync or async
1794  * ==========================================================================
1795  */
1796 int
1797 zio_wait(zio_t *zio)
1798 {
1799         int error;
1800
1801         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1802         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1803
1804         zio->io_waiter = curthread;
1805         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1806         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1807
1808         zio_execute(zio);
1809
1810         mutex_enter(&zio->io_lock);
1811         while (zio->io_executor != NULL)
1812                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1813         mutex_exit(&zio->io_lock);
1814
1815         error = zio->io_error;
1816         zio_destroy(zio);
1817
1818         return (error);
1819 }
1820
1821 void
1822 zio_nowait(zio_t *zio)
1823 {
1824         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1825
1826         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1827             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1828                 /*
1829                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1830                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1831                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1832                  */
1833                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1834
1835                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1836         }
1837
1838         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1839         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1840         zio_execute(zio);
1841 }
1842
1843 /*
1844  * ==========================================================================
1845  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1846  * ==========================================================================
1847  */
1848
1849 static void
1850 zio_reexecute(zio_t *pio)
1851 {
1852         zio_t *cio, *cio_next;
1853
1854         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1855         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1856         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1857         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1858
1859         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1860         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1861         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1862         pio->io_reexecute = 0;
1863         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1864         pio->io_pipeline_trace = 0;
1865         pio->io_error = 0;
1866         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1867                 pio->io_state[w] = 0;
1868         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1869                 pio->io_child_error[c] = 0;
1870
1871         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1872                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1873
1874         /*
1875          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1876          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1877          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1878          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1879          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1880          */
1881         zio_link_t *zl = NULL;
1882         mutex_enter(&pio->io_lock);
1883         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1884                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1885                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1886                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1887                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1888                 zio_reexecute(cio);
1889                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1890         }
1891         mutex_exit(&pio->io_lock);
1892
1893         /*
1894          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1895          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1896          * responsibility of the caller to wait on it.
1897          */
1898         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1899                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1900                 zio_execute(pio);
1901         }
1902 }
1903
1904 void
1905 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1906 {
1907         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1908                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1909                     "failure and the failure mode property for this pool "
1910                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1911
1912         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1913
1914         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1915
1916         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1917                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1918                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1919                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1920
1921         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1922
1923         if (zio != NULL) {
1924                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1925                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1926                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1927                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1928                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1929                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1930         }
1931
1932         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1933 }
1934
1935 int
1936 zio_resume(spa_t *spa)
1937 {
1938         zio_t *pio;
1939
1940         /*
1941          * Reexecute all previously suspended i/o.
1942          */
1943         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1944         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1945         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1946         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1947         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1948         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1949
1950         if (pio == NULL)
1951                 return (0);
1952
1953         zio_reexecute(pio);
1954         return (zio_wait(pio));
1955 }
1956
1957 void
1958 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1959 {
1960         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1961         while (spa_suspended(spa))
1962                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1963         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1964 }
1965
1966 /*
1967  * ==========================================================================
1968  * Gang blocks.
1969  *
1970  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1971  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1972  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1973  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1974  * block from smaller fragments.
1975  *
1976  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1977  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1978  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1979  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1980  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1981  *
1982  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1983  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1984  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1985  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1986  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1987  *
1988  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1989  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1990  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1991  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1992  *
1993  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1994  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1995  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1996  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1997  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1998  * bps for every constituent of the gang block.
1999  *
2000  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2001  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2002  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2003  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2004  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2005  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2006  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2007  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2008  * gang header's blk_cksum as described above.
2009  *
2010  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2011  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2012  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2013  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2014  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2015  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2016  *
2017  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2018  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2019  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2020  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2021  *
2022  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2023  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2024  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2025  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2026  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2027  *
2028  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2029  * ==========================================================================
2030  */
2031
2032 static void
2033 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2034 {
2035         abd_put(zio->io_abd);
2036 }
2037
2038 static zio_t *
2039 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2040     uint64_t offset)
2041 {
2042         if (gn != NULL)
2043                 return (pio);
2044
2045         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2046             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2047             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2048             &pio->io_bookmark));
2049 }
2050
2051 static zio_t *
2052 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2053     uint64_t offset)
2054 {
2055         zio_t *zio;
2056
2057         if (gn != NULL) {
2058                 abd_t *gbh_abd =
2059                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2060                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2061                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2062                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2063                     &pio->io_bookmark);
2064                 /*
2065                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2066                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2067                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2068                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2069                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2070                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2071                  * this is just good hygiene.)
2072                  */
2073                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2074                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2075
2076                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2077                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2078
2079                         abd_put(buf);
2080                 }
2081                 /*
2082                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2083                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2084                  */
2085                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2086                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2087         } else {
2088                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2089                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2090                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2091                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2092         }
2093
2094         return (zio);
2095 }
2096
2097 /* ARGSUSED */
2098 static zio_t *
2099 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2100     uint64_t offset)
2101 {
2102         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2103             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2104             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2105 }
2106
2107 /* ARGSUSED */
2108 static zio_t *
2109 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2110     uint64_t offset)
2111 {
2112         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2113             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2114 }
2115
2116 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2117         NULL,
2118         zio_read_gang,
2119         zio_rewrite_gang,
2120         zio_free_gang,
2121         zio_claim_gang,
2122         NULL
2123 };
2124
2125 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2126
2127 static zio_gang_node_t *
2128 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2129 {
2130         zio_gang_node_t *gn;
2131
2132         ASSERT(*gnpp == NULL);
2133
2134         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2135         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2136         *gnpp = gn;
2137
2138         return (gn);
2139 }
2140
2141 static void
2142 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2143 {
2144         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2145
2146         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2147                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2148
2149         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2150         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2151         *gnpp = NULL;
2152 }
2153
2154 static void
2155 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2156 {
2157         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2158
2159         if (gn == NULL)
2160                 return;
2161
2162         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2163                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2164
2165         zio_gang_node_free(gnpp);
2166 }
2167
2168 static void
2169 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2170 {
2171         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2172         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2173
2174         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2175         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2176
2177         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2178             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2179             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2180 }
2181
2182 static void
2183 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2184 {
2185         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2186         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2187         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2188
2189         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2190         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2191
2192         if (zio->io_error)
2193                 return;
2194
2195         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2196         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2197                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2198
2199         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2200         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2201         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2202
2203         abd_put(zio->io_abd);
2204
2205         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2206                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2207                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2208                         continue;
2209                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2210         }
2211 }
2212
2213 static void
2214 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2215     uint64_t offset)
2216 {
2217         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2218         zio_t *zio;
2219
2220         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2221         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2222         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2223
2224         /*
2225          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2226          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2227          */
2228         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2229
2230         if (gn != NULL) {
2231                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2232
2233                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2234                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2235                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2236                                 continue;
2237                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2238                             offset);
2239                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2240                 }
2241         }
2242
2243         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2244                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2245
2246         if (zio != pio)
2247                 zio_nowait(zio);
2248 }
2249
2250 static zio_t *
2251 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2252 {
2253         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2254
2255         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2256         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2257
2258         zio->io_gang_leader = zio;
2259
2260         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2261
2262         return (zio);
2263 }
2264
2265 static zio_t *
2266 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2267 {
2268         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2269
2270         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2271                 return (NULL);
2272         }
2273
2274         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2275         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2276
2277         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2278                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2279                     0);
2280         else
2281                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2282
2283         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2284
2285         return (zio);
2286 }
2287
2288 static void
2289 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2290 {
2291         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2292         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2293         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2294         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2295         uint64_t asize;
2296
2297         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2298                 return;
2299
2300         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2301
2302         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2303         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2304         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2305         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2306         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2307
2308         mutex_enter(&pio->io_lock);
2309         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2310                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2311                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2312                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2313                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2314         }
2315         mutex_exit(&pio->io_lock);
2316 }
2317
2318 static void
2319 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2320 {
2321         abd_put(zio->io_abd);
2322 }
2323
2324 static zio_t *
2325 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2326 {
2327         spa_t *spa = pio->io_spa;
2328         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2329         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2330         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2331         zio_t *zio;
2332         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2333         zio_gbh_phys_t *gbh;
2334         abd_t *gbh_abd;
2335         uint64_t txg = pio->io_txg;
2336         uint64_t resid = pio->io_size;
2337         uint64_t lsize;
2338         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2339         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2340         zio_prop_t zp;
2341         int error;
2342
2343         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2344         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2345                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2346                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2347
2348                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2349                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2350                     pio));
2351
2352                 /*
2353                  * The logical zio has already placed a reservation for
2354                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2355                  * additional copies. These additional copies
2356                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2357                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2358                  * additional reservations for gang blocks.
2359                  */
2360                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2361                     pio->io_allocator, pio, flags));
2362         }
2363
2364         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2365             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2366             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2367         if (error) {
2368                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2369                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2370                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2371
2372                         /*
2373                          * If we failed to allocate the gang block header then
2374                          * we remove any additional allocation reservations that
2375                          * we placed here. The original reservation will
2376                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2377                          * stage.
2378                          */
2379                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2380                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2381                 }
2382                 pio->io_error = error;
2383                 return (pio);
2384         }
2385
2386         if (pio == gio) {
2387                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2388         } else {
2389                 gnpp = pio->io_private;
2390                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2391         }
2392
2393         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2394         gbh = gn->gn_gbh;
2395         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2396         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2397
2398         /*
2399          * Create the gang header.
2400          */
2401         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2402             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2403             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2404
2405         /*
2406          * Create and nowait the gang children.
2407          */
2408         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2409                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2410                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2411                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2412
2413                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2414                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2415                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2416                 zp.zp_level = 0;
2417                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2418                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2419                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2420                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2421
2422                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2423                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2424                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2425                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2426                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2427
2428                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2429                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2430                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2431
2432                         /*
2433                          * Gang children won't throttle but we should
2434                          * account for their work, so reserve an allocation
2435                          * slot for them here.
2436                          */
2437                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2438                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2439                 }
2440                 zio_nowait(cio);
2441         }
2442
2443         /*
2444          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2445          */
2446         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2447
2448         zio_nowait(zio);
2449
2450         return (pio);
2451 }
2452
2453 /*
2454  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2455  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2456  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2457  * mutually exclusive with dedup.
2458  *
2459  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2460  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2461  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2462  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2463  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2464  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2465  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2466  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2467  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2468  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2469  * themselves remain secret.
2470  */
2471 static zio_t *
2472 zio_nop_write(zio_t *zio)
2473 {
2474         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2475         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2476         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2477
2478         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2479         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2480         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2481         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2482         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2483         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2484
2485         /*
2486          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2487          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2488          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2489          * allocate a new bp.
2490          */
2491         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2492             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2493             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2494             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2495             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2496             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2497             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2498                 return (zio);
2499
2500         /*
2501          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2502          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2503          */
2504         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2505                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2506                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2507                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2508                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2509                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2510                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2511                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2512
2513                 *bp = *bp_orig;
2514                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2515                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2516         }
2517
2518         return (zio);
2519 }
2520
2521 /*
2522  * ==========================================================================
2523  * Dedup
2524  * ==========================================================================
2525  */
2526 static void
2527 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2528 {
2529         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2530         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2531         ddt_phys_t *ddp;
2532         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2533
2534         mutex_enter(&pio->io_lock);
2535         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2536         if (zio->io_error == 0)
2537                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2538
2539         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2540                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2541         else
2542                 abd_free(zio->io_abd);
2543         mutex_exit(&pio->io_lock);
2544 }
2545
2546 static zio_t *
2547 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2548 {
2549         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2550
2551         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2552         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2553         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2554
2555         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2556                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2557                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2558                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2559                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2560                 blkptr_t blk;
2561
2562                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2563                 zio->io_vsd = dde;
2564
2565                 if (ddp_self == NULL)
2566                         return (zio);
2567
2568                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2569                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2570                                 continue;
2571                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2572                             &blk);
2573                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2574                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2575                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2576                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2577                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2578                 }
2579                 return (zio);
2580         }
2581
2582         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2583             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2584             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2585
2586         return (zio);
2587 }
2588
2589 static zio_t *
2590 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2591 {
2592         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2593
2594         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2595                 return (NULL);
2596         }
2597
2598         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2599         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2600         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2601
2602         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2603                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2604                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2605                 if (ddt == NULL) {
2606                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2607                         return (zio);
2608                 }
2609                 if (dde == NULL) {
2610                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2611                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2612                         return (NULL);
2613                 }
2614                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2615                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2616                             zio->io_size);
2617                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2618                 }
2619                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2620                 zio->io_vsd = NULL;
2621         }
2622
2623         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2624
2625         return (zio);
2626 }
2627
2628 static boolean_t
2629 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2630 {
2631         spa_t *spa = zio->io_spa;
2632         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2633
2634         /* We should never get a raw, override zio */
2635         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2636
2637         /*
2638          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2639          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2640          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2641          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2642          */
2643         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2644                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2645
2646                 if (lio != NULL) {
2647                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2648                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2649                             zio->io_orig_size) != 0);
2650                 }
2651         }
2652
2653         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2654                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2655
2656                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2657                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2658                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2659                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2660                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2661                         int error;
2662
2663                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2664
2665                         ddt_exit(ddt);
2666
2667                         /*
2668                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2669                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2670                          * don't want to look at any transformations that have
2671                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2672                          * data will actually be the same in io_abd and
2673                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2674                          * a raw ARC read.
2675                          */
2676                         if (do_raw) {
2677                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2678                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2679                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2680                                     zio->io_size));
2681                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2682                         }
2683
2684                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2685                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2686                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2687
2688                         if (error == 0) {
2689                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2690                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2691                                     zio->io_orig_size) != 0)
2692                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2693                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2694                         }
2695
2696                         ddt_enter(ddt);
2697                         return (error != 0);
2698                 }
2699         }
2700
2701         return (B_FALSE);
2702 }
2703
2704 static void
2705 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2706 {
2707         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2708         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2709         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2710         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2711         zio_t *pio;
2712
2713         if (zio->io_error)
2714                 return;
2715
2716         ddt_enter(ddt);
2717
2718         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2719
2720         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2721
2722         zio_link_t *zl = NULL;
2723         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2724                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2725
2726         ddt_exit(ddt);
2727 }
2728
2729 static void
2730 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2731 {
2732         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2733         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2734         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2735         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2736
2737         ddt_enter(ddt);
2738
2739         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2740         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2741         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2742
2743         if (zio->io_error == 0) {
2744                 zio_link_t *zl = NULL;
2745                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2746                         ddt_phys_addref(ddp);
2747         } else {
2748                 ddt_phys_clear(ddp);
2749         }
2750
2751         ddt_exit(ddt);
2752 }
2753
2754 static void
2755 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2756 {
2757         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2758         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2759         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2760         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2761         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2762         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2763         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2764
2765         ddt_enter(ddt);
2766
2767         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2768         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2769         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2770
2771         if (zio->io_error == 0) {
2772                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2773                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2774                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2775                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2776                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2777                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2778         }
2779
2780         ddt_exit(ddt);
2781 }
2782
2783 static zio_t *
2784 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2785 {
2786         spa_t *spa = zio->io_spa;
2787         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2788         uint64_t txg = zio->io_txg;
2789         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2790         int p = zp->zp_copies;
2791         int ditto_copies;
2792         zio_t *cio = NULL;
2793         zio_t *dio = NULL;
2794         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2795         ddt_entry_t *dde;
2796         ddt_phys_t *ddp;
2797
2798         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2799         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2800         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2801         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2802
2803         ddt_enter(ddt);
2804         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2805         ddp = &dde->dde_phys[p];
2806
2807         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2808                 /*
2809                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2810                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2811                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2812                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2813                  */
2814                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2815                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2816                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2817                         zio_pop_transforms(zio);
2818                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2819                         BP_ZERO(bp);
2820                 } else {
2821                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2822                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2823                 }
2824                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2825                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2826                 ddt_exit(ddt);
2827                 return (zio);
2828         }
2829
2830         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2831         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2832
2833         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2834             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2835                 zio_prop_t czp = *zp;
2836
2837                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2838
2839                 /*
2840                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2841                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2842                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2843                  * This is safe, because using the override bp is just an
2844                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2845                  */
2846                 if (zio->io_bp_override) {
2847                         zio_pop_transforms(zio);
2848                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2849                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2850                         zio->io_bp_override = NULL;
2851                         BP_ZERO(bp);
2852                         ddt_exit(ddt);
2853                         return (zio);
2854                 }
2855
2856                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2857                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2858                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2859                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2860
2861                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2862                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2863         }
2864
2865         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2866                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2867                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2868                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2869                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2870                 else
2871                         ddt_phys_addref(ddp);
2872         } else if (zio->io_bp_override) {
2873                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2874                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2875                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2876                 ddt_phys_addref(ddp);
2877         } else {
2878                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2879                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2880                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2881                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2882                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2883
2884                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2885                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2886         }
2887
2888         ddt_exit(ddt);
2889
2890         if (cio)
2891                 zio_nowait(cio);
2892         if (dio)
2893                 zio_nowait(dio);
2894
2895         return (zio);
2896 }
2897
2898 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2899
2900 static zio_t *
2901 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2902 {
2903         spa_t *spa = zio->io_spa;
2904         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2905         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2906         ddt_entry_t *dde;
2907         ddt_phys_t *ddp;
2908
2909         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2910         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2911
2912         ddt_enter(ddt);
2913         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2914         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2915         ddt_phys_decref(ddp);
2916         ddt_exit(ddt);
2917
2918         return (zio);
2919 }
2920
2921 /*
2922  * ==========================================================================
2923  * Allocate and free blocks
2924  * ==========================================================================
2925  */
2926
2927 static zio_t *
2928 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
2929 {
2930         zio_t *zio;
2931
2932         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
2933
2934         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
2935         if (zio == NULL)
2936                 return (NULL);
2937
2938         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2939
2940         /*
2941          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2942          * reserve then we throttle.
2943          */
2944         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
2945         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2946             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
2947                 return (NULL);
2948         }
2949
2950         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
2951         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2952
2953         return (zio);
2954 }
2955
2956 static zio_t *
2957 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2958 {
2959         spa_t *spa = zio->io_spa;
2960         zio_t *nio;
2961
2962         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2963             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2964             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2965             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2966                 return (zio);
2967         }
2968
2969         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2970
2971         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2972         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2973
2974         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
2975         /*
2976          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
2977          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
2978          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
2979          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
2980          * level, and region to accomplish both of these goals.
2981          */
2982         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
2983             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
2984         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2985
2986         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2987         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
2988
2989         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa, zio->io_allocator);
2990         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2991
2992         return (nio);
2993 }
2994
2995 void
2996 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
2997 {
2998         zio_t *zio;
2999
3000         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3001         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3002         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3003         if (zio == NULL)
3004                 return;
3005
3006         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3007         ASSERT0(zio->io_error);
3008         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3009 }
3010
3011 static zio_t *
3012 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3013 {
3014         spa_t *spa = zio->io_spa;
3015         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3016         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3017         int error;
3018         int flags = 0;
3019
3020         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3021                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3022                 zio->io_gang_leader = zio;
3023         }
3024
3025         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3026         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3027         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3028         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3029         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3030
3031         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3032                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3033         }
3034         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
3035                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3036         }
3037         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
3038                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3039         }
3040
3041         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3042             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3043             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3044
3045         if (error != 0) {
3046                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3047                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3048                     error);
3049                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3050                         return (zio_write_gang_block(zio));
3051                 zio->io_error = error;
3052         }
3053
3054         return (zio);
3055 }
3056
3057 static zio_t *
3058 zio_dva_free(zio_t *zio)
3059 {
3060         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3061
3062         return (zio);
3063 }
3064
3065 static zio_t *
3066 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3067 {
3068         int error;
3069
3070         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3071         if (error)
3072                 zio->io_error = error;
3073
3074         return (zio);
3075 }
3076
3077 /*
3078  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3079  * and we want to give back the block we just allocated.
3080  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3081  */
3082 static void
3083 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3084 {
3085         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3086         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3087
3088         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3089                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3090
3091         if (gn != NULL) {
3092                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3093                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3094                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3095                 }
3096         }
3097 }
3098
3099 /*
3100  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3101  */
3102 int
3103 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t objset, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3104     blkptr_t *old_bp, uint64_t size, boolean_t *slog)
3105 {
3106         int error = 1;
3107         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3108
3109         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3110
3111         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3112         /*
3113          * When allocating a zil block, we don't have information about
3114          * the final destination of the block except the objset it's part
3115          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3116          * some parallelism.
3117          */
3118         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3119             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL,
3120             cityhash4(0, 0, 0, objset) % spa->spa_alloc_count);
3121         if (error == 0) {
3122                 *slog = TRUE;
3123         } else {
3124                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3125                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3126                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0, objset) %
3127                     spa->spa_alloc_count);
3128                 if (error == 0)
3129                         *slog = FALSE;
3130         }
3131         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3132
3133         if (error == 0) {
3134                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3135                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3136                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3137                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3138                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3139                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3140                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3141                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3142                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3143                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3144         } else {
3145                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3146                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3147         }
3148
3149         return (error);
3150 }
3151
3152 /*
3153  * ==========================================================================
3154  * Read, write and delete to physical devices
3155  * ==========================================================================
3156  */
3157
3158
3159 /*
3160  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3161  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3162  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3163  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3164  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3165  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3166  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3167  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3168  */
3169 static zio_t *
3170 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3171 {
3172         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3173         uint64_t align;
3174         spa_t *spa = zio->io_spa;
3175         int ret;
3176
3177         ASSERT(zio->io_error == 0);
3178         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3179
3180         if (vd == NULL) {
3181                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3182                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3183
3184                 /*
3185                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3186                  */
3187                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3188                 return (NULL);
3189         }
3190
3191         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3192             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3193                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3194                 return (zio);
3195         }
3196
3197         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3198         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3199                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3200
3201                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3202                         /*
3203                          * Note: the code can handle other kinds of writes,
3204                          * but we don't expect them.
3205                          */
3206                         ASSERT(zio->io_flags &
3207                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3208                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3209                 }
3210         }
3211
3212         /*
3213          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3214          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3215          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3216          * characteristics:
3217          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3218          *      - any reads of user data
3219          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3220          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3221          */
3222         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3223             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3224             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3225             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3226                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3227                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3228                 if (old != new)
3229                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3230         }
3231         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3232
3233         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3234             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3235                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3236                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3237                 abd_t *abuf = NULL;
3238                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3239                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3240                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3241                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3242                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3243                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3244                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3245                 }
3246                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3247                     zio_subblock);
3248         }
3249
3250         /*
3251          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3252          * before proceeding.
3253          */
3254         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3255                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3256                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3257         } else {
3258                 /*
3259                  * For the physical io we allow alignment
3260                  * to a logical block size.
3261                  */
3262                 uint64_t log_align =
3263                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3264                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3265                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3266         }
3267
3268         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3269
3270         /*
3271          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3272          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3273          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3274          * This prevents spurious resilvering.
3275          *
3276          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3277          * resilver i/os:
3278          *
3279          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3280          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3281          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3282          * DTLs.
3283          *
3284          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3285          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3286          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3287          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3288          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3289          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3290          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3291          * as we work our way down the vdev tree.
3292          *
3293          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3294          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3295          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3296          *
3297          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3298          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3299          * will be properly bypassed instead.
3300          */
3301         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3302             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3303             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3304             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3305             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3306                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3307                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3308                 return (zio);
3309         }
3310
3311         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3312                 switch (zio->io_type) {
3313                 case ZIO_TYPE_READ:
3314                         if (vdev_cache_read(zio))
3315                                 return (zio);
3316                         /* FALLTHROUGH */
3317                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3318                 case ZIO_TYPE_FREE:
3319                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3320                                 return (NULL);
3321
3322                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3323                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3324                                 zio_interrupt(zio);
3325                                 return (NULL);
3326                         }
3327                         break;
3328                 }
3329                 /*
3330                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3331                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3332                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3333                  */
3334                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3335                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3336                     !trim_map_write_start(zio))
3337                         return (NULL);
3338         }
3339
3340         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3341         return (NULL);
3342 }
3343
3344 static zio_t *
3345 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3346 {
3347         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3348         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3349         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3350
3351         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3352                 return (NULL);
3353         }
3354
3355         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3356             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3357
3358         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3359             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3360             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3361
3362                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3363                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3364                         trim_map_write_done(zio);
3365
3366                 vdev_queue_io_done(zio);
3367
3368                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3369                         vdev_cache_write(zio);
3370
3371                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3372                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3373                             zio, EIO);
3374
3375                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3376                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3377
3378                 if (zio->io_error) {
3379                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3380                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3381                                 /* Not all devices support TRIM. */
3382                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3383                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3384                         } else {
3385                                 unexpected_error = B_TRUE;
3386                         }
3387                 }
3388         }
3389
3390         ops->vdev_op_io_done(zio);
3391
3392         if (unexpected_error)
3393                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3394
3395         return (zio);
3396 }
3397
3398 /*
3399  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3400  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3401  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3402  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3403  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3404  */
3405 void
3406 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3407 {
3408         zio_t *cio, *cio_next;
3409         zio_link_t *zl = NULL;
3410
3411         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3412
3413         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3414                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3415         } else {
3416                 pio->io_priority = priority;
3417         }
3418
3419         mutex_enter(&pio->io_lock);
3420         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3421                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3422                 zio_change_priority(cio, priority);
3423         }
3424         mutex_exit(&pio->io_lock);
3425 }
3426
3427 /*
3428  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3429  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3430  */
3431 static void
3432 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3433     const void *good_buf)
3434 {
3435         /* no processing needed */
3436         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3437 }
3438
3439 /*ARGSUSED*/
3440 void
3441 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3442 {
3443         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3444
3445         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3446
3447         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3448         zcr->zcr_cbdata = buf;
3449         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3450         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3451 }
3452
3453 static zio_t *
3454 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3455 {
3456         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3457
3458         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3459                 return (NULL);
3460         }
3461
3462         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3463                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3464
3465         if (zio->io_vsd != NULL) {
3466                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3467                 zio->io_vsd = NULL;
3468         }
3469
3470         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3471                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3472
3473         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3474             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3475                 switch (zio->io_error) {
3476                 case 0:
3477                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3478                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3479                         break;
3480                 case EOPNOTSUPP:
3481                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3482                         break;
3483                 default:
3484                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3485                         break;
3486                 }
3487         }
3488
3489         /*
3490          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3491          *
3492          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3493          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3494          */
3495         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3496             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3497                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3498                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3499                 zio->io_error = 0;
3500                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3501                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3502                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3503                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3504                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3505                 return (NULL);
3506         }
3507
3508         /*
3509          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3510          * if the device is not accessible at all.
3511          */
3512         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3513             !vdev_accessible(vd, zio))
3514                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3515
3516         /*
3517          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3518          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3519          */
3520         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3521             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3522                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3523         }
3524
3525         /*
3526          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3527          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3528          * that we don't bother with it in the future.
3529          */
3530         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3531             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3532             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3533                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3534
3535         if (zio->io_error)
3536                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3537
3538         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3539             zio->io_physdone != NULL) {
3540                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3541                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3542                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3543         }
3544
3545         return (zio);
3546 }
3547
3548 void
3549 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3550 {
3551         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3552         ASSERT(zio->io_error == 0);
3553
3554         zio->io_stage >>= 1;
3555 }
3556
3557 void
3558 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3559 {
3560         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3561
3562         zio->io_stage >>= 1;
3563 }
3564
3565 void
3566 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3567 {
3568         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3569         ASSERT(zio->io_error == 0);
3570
3571         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3572         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3573 }
3574
3575 /*
3576  * ==========================================================================
3577  * Generate and verify checksums
3578  * ==========================================================================
3579  */
3580 static zio_t *
3581 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3582 {
3583         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3584         enum zio_checksum checksum;
3585
3586         if (bp == NULL) {
3587                 /*
3588                  * This is zio_write_phys().
3589                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3590                  */
3591                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3592
3593                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3594                         return (zio);
3595
3596                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3597         } else {
3598                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3599                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3600                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3601                 } else {
3602                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3603                 }
3604         }
3605
3606         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3607
3608         return (zio);
3609 }
3610
3611 static zio_t *
3612 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3613 {
3614         zio_bad_cksum_t info;
3615         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3616         int error;
3617
3618         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3619
3620         if (bp == NULL) {
3621                 /*
3622                  * This is zio_read_phys().
3623                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3624                  */
3625                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3626                         return (zio);
3627
3628                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3629         }
3630
3631         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3632                 zio->io_error = error;
3633                 if (error == ECKSUM &&
3634                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3635                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3636                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3637                             zio->io_size, NULL, &info);
3638                 }
3639         }
3640
3641         return (zio);
3642 }
3643
3644 /*
3645  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3646  */
3647 void
3648 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3649 {
3650         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3651 }
3652
3653 /*
3654  * ==========================================================================
3655  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3656  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3657  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3658  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3659  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3660  * ==========================================================================
3661  */
3662 int
3663 zio_worst_error(int e1, int e2)
3664 {
3665         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3666         int r1, r2;
3667
3668         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3669                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3670                         break;
3671
3672         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3673                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3674                         break;
3675
3676         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3677 }
3678
3679 /*
3680  * ==========================================================================
3681  * I/O completion
3682  * ==========================================================================
3683  */
3684 static zio_t *
3685 zio_ready(zio_t *zio)
3686 {
3687         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3688         zio_t *pio, *pio_next;
3689         zio_link_t *zl = NULL;
3690
3691         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3692             ZIO_WAIT_READY)) {
3693                 return (NULL);
3694         }
3695
3696         if (zio->io_ready) {
3697                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3698                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3699                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3700                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3701
3702                 zio->io_ready(zio);
3703         }
3704
3705         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3706                 zio->io_bp_copy = *bp;
3707
3708         if (zio->io_error != 0) {
3709                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3710
3711                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3712                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3713                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3714                         /*
3715                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3716                          * issue the next I/O to allocate.
3717                          */
3718                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3719                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3720                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3721                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3722                 }
3723         }
3724
3725         mutex_enter(&zio->io_lock);
3726         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3727         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3728         mutex_exit(&zio->io_lock);
3729
3730         /*
3731          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3732          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3733          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3734          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3735          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3736          */
3737         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3738                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3739                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
3740         }
3741
3742         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3743                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3744                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3745                 } else {
3746                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3747                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3748                 }
3749         }
3750
3751         if (zio_injection_enabled &&
3752             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3753                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3754
3755         return (zio);
3756 }
3757
3758 /*
3759  * Update the allocation throttle accounting.
3760  */
3761 static void
3762 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3763 {
3764         zio_t *lio = zio->io_logical;
3765         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3766         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3767         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3768
3769         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3770         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3771         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3772         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3773         ASSERT(vd != NULL);
3774         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3775         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3776         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3777         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3778         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3779
3780         /*
3781          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3782          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3783          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3784          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3785          * it here.
3786          */
3787         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3788                 /*
3789                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3790                  * would have been the one that performed the allocation.
3791                  */
3792                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3793                         pio = zio_unique_parent(pio);
3794                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3795         }
3796
3797         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3798         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3799         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3800         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3801         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3802
3803         mutex_enter(&pio->io_lock);
3804         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
3805             pio->io_allocator, B_TRUE);
3806         mutex_exit(&pio->io_lock);
3807
3808         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3809             1, pio->io_allocator, pio);
3810
3811         /*
3812          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3813          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3814          * dispatched to another taskq thread.
3815          */
3816         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
3817 }
3818
3819 static zio_t *
3820 zio_done(zio_t *zio)
3821 {
3822         spa_t *spa = zio->io_spa;
3823         zio_t *lio = zio->io_logical;
3824         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3825         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3826         uint64_t psize = zio->io_size;
3827         zio_t *pio, *pio_next;
3828         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3829         zio_link_t *zl = NULL;
3830
3831         /*
3832          * If our children haven't all completed,
3833          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3834          */
3835         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3836                 return (NULL);
3837         }
3838
3839         /*
3840          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3841          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3842          * write. We must do this since the allocation is performed
3843          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3844          */
3845         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3846             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3847                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3848                 zio_dva_throttle_done(zio);
3849         }
3850
3851         /*
3852          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3853          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3854          */
3855         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3856                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3857                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3858                 ASSERT(bp != NULL);
3859                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio,
3860                     zio->io_allocator);
3861                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
3862                     zio));
3863         }
3864
3865         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3866                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3867                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3868
3869         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3870                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3871                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3872                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3873                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3874                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3875                     zio->io_bp_override == NULL &&
3876                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3877                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3878                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3879                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3880                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3881                 }
3882                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3883                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3884         }
3885
3886         /*
3887          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3888          */
3889         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3890         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3891         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3892
3893         /*
3894          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3895          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3896          */
3897         if (zio->io_error == 0) {
3898                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3899                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3900                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3901                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3902                         char *abuf = NULL;
3903                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3904
3905                         if (asize != psize) {
3906                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3907                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3908                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3909                         }
3910
3911                         if (adata != NULL)
3912                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3913
3914                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3915                         zcr->zcr_next = NULL;
3916                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3917                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3918
3919                         if (adata != NULL)
3920                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3921
3922                         if (asize != psize)
3923                                 abd_free(adata);
3924                 }
3925         }
3926
3927         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3928
3929         vdev_stat_update(zio, psize);
3930
3931         if (zio->io_error) {
3932                 /*
3933                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3934                  * generate an error message describing the I/O failure
3935                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3936                  * device is currently unavailable.
3937                  */
3938                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3939                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3940
3941                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3942                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3943                     zio == lio) {
3944                         /*
3945                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3946                          * error and generate a logical data ereport.
3947                          */
3948                         spa_log_error(spa, zio);
3949                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3950                             0, 0);
3951                 }
3952         }
3953
3954         if (zio->io_error && zio == lio) {
3955                 /*
3956                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3957                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3958                  */
3959                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3960                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3961
3962                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3963                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3964                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3965                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3966                         else
3967                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3968                 }
3969
3970                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3971                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3972                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3973                     zio->io_error == ENXIO &&
3974                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3975                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3976                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3977
3978                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3979                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3980
3981                 /*
3982                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3983                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3984                  * based on checksums.  It also might be a good place
3985                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3986                  * processing.
3987                  */
3988         }
3989
3990         /*
3991          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3992          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3993          * errors with errors that happened to the zio itself when
3994          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3995          */
3996         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3997
3998         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3999             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4000             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4001                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
4002
4003         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4004
4005         /*
4006          * Godfather I/Os should never suspend.
4007          */
4008         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4009             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4010                 zio->io_reexecute = 0;
4011
4012         if (zio->io_reexecute) {
4013                 /*
4014                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4015                  *
4016                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4017                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4018                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4019                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4020                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4021                  *
4022                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4023                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4024                  * parents not executing until children are ready.
4025                  */
4026                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4027
4028                 zio->io_gang_leader = NULL;
4029
4030                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4031                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4032                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4033
4034                 /*
4035                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4036                  * not a true parent to them. It will track them through
4037                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4038                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4039                  * I/O to return status without blocking.
4040                  */
4041                 zl = NULL;
4042                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4043                     pio = pio_next) {
4044                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4045                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4046
4047                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4048                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4049                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4050                                 /*
4051                                  * This is a rare code path, so we don't
4052                                  * bother with "next_to_execute".
4053                                  */
4054                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4055                                     NULL);
4056                         }
4057                 }
4058
4059                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4060                         /*
4061                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4062                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4063                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4064                          */
4065                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4066                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4067                         /*
4068                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4069                          * "next_to_execute".
4070                          */
4071                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4072                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4073                         /*
4074                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4075                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4076                          */
4077                         zio_suspend(spa, zio);
4078                 } else {
4079                         /*
4080                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4081                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4082                          */
4083 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4084                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4085 #else
4086                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4087 #endif
4088                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4089                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4090                             0, &zio->io_tqent);
4091                 }
4092                 return (NULL);
4093         }
4094
4095         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4096         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4097         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4098
4099         /*
4100          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4101          */
4102         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4103                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4104                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4105                 zcr->zcr_next = NULL;
4106                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4107                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4108         }
4109
4110         /*
4111          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4112          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4113          * such, cannot acquire any new parents.
4114          */
4115         if (zio->io_done)
4116                 zio->io_done(zio);
4117
4118         mutex_enter(&zio->io_lock);
4119         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4120         mutex_exit(&zio->io_lock);
4121
4122         /*
4123          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4124          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4125          */
4126         zio_t *next_to_execute = NULL;
4127         zl = NULL;
4128         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4129                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4130                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4131                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4132                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4133         }
4134
4135         if (zio->io_waiter != NULL) {
4136                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4137                 zio->io_executor = NULL;
4138                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4139                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4140         } else {
4141                 zio_destroy(zio);
4142         }
4143
4144         return (next_to_execute);
4145 }
4146
4147 /*
4148  * ==========================================================================
4149  * I/O pipeline definition
4150  * ==========================================================================
4151  */
4152 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4153         NULL,
4154         zio_read_bp_init,
4155         zio_write_bp_init,
4156         zio_free_bp_init,
4157         zio_issue_async,
4158         zio_write_compress,
4159         zio_checksum_generate,
4160         zio_nop_write,
4161         zio_ddt_read_start,
4162         zio_ddt_read_done,
4163         zio_ddt_write,
4164         zio_ddt_free,
4165         zio_gang_assemble,
4166         zio_gang_issue,
4167         zio_dva_throttle,
4168         zio_dva_allocate,
4169         zio_dva_free,
4170         zio_dva_claim,
4171         zio_ready,
4172         zio_vdev_io_start,
4173         zio_vdev_io_done,
4174         zio_vdev_io_assess,
4175         zio_checksum_verify,
4176         zio_done
4177 };
4178
4179
4180
4181
4182 /*
4183  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4184  * pre-order traversal of the object tree.
4185  *
4186  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4187  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4188  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4189  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4190  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4191  * non-meta-dnode bookmarks.
4192  *
4193  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4194  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4195  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4196  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4197  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4198  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4199  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4200  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4201  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4202  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4203  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4204  */
4205 int
4206 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4207     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4208 {
4209         /*
4210          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4211          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4212          * normal-object equivalents.
4213          */
4214         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4215         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4216         uint64_t zb1level, zb2level;
4217
4218         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4219             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4220             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4221                 return (0);
4222
4223         /*
4224          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4225          */
4226         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4227         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4228
4229         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4230                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4231                 zb1L0 = 0;
4232                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4233         } else {
4234                 zb1obj = zb1->zb_object;
4235                 zb1level = zb1->zb_level;
4236         }
4237
4238         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4239                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4240                 zb2L0 = 0;
4241                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4242         } else {
4243                 zb2obj = zb2->zb_object;
4244                 zb2level = zb2->zb_level;
4245         }
4246
4247         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4248         if (zb1obj != zb2obj)
4249                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4250         else if (zb1L0 != zb2L0)
4251                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4252         else if (zb1level != zb2level)
4253                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4254         /*
4255          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4256          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4257          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4258          */
4259         return (0);
4260 }
4261
4262 /*
4263  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4264  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4265  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4266  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4267  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4268  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4269  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4270  *  visited.
4271  */
4272 boolean_t
4273 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4274     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4275 {
4276         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4277         mod_zb.zb_blkid++;
4278         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4279
4280         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4281         if (dnp == NULL)
4282                 return (B_FALSE);
4283
4284         /*
4285          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4286          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4287          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4288          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4289          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4290          *
4291          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4292          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4293          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4294          * always 1, so the math works out.
4295          *
4296          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4297          * to make sure that this code still works afterwards.
4298          */
4299         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4300             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4301             last_block) <= 0);
4302 }