]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r348555: 9690 metaslab of vdev with no space maps was flushed during removal
[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         IMPLY(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 (type == ZIO_TYPE_FREE &&
1184             !(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1185                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1186
1187         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1188                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1189                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1190         }
1191
1192         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1193
1194         /*
1195          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1196          * even if the original read was.
1197          */
1198         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1199                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1200
1201         /*
1202          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1203          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1204          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1205          * have already processed the original allocating I/O.
1206          */
1207         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1208             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1209                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1210
1211                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1212                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1213                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1214                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1215                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1216                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1217
1218                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1219         }
1220
1221         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1222             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1223             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1224         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1225
1226         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1227         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1228                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1229
1230         return (zio);
1231 }
1232
1233 zio_t *
1234 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1235     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1236     zio_done_func_t *done, void *private)
1237 {
1238         zio_t *zio;
1239
1240         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1241
1242         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1243             data, size, size, done, private, type, priority,
1244             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1245             vd, offset, NULL,
1246             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1247
1248         return (zio);
1249 }
1250
1251 void
1252 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1253 {
1254         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1255             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1256             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1257 }
1258
1259 zio_t *
1260 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1261 {
1262
1263         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1264
1265         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1266             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1267             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1268             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1269 }
1270
1271 void
1272 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1273 {
1274         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1275         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1276         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1277
1278         /*
1279          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1280          * reconstruction when reading back less than the block size.
1281          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1282          */
1283         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1284         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1285                 /* we are not doing a raw write */
1286                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1287                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1288         }
1289 }
1290
1291 /*
1292  * ==========================================================================
1293  * Prepare to read and write logical blocks
1294  * ==========================================================================
1295  */
1296
1297 static zio_t *
1298 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1299 {
1300         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1301
1302         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1303
1304         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1305             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1306             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1307                 uint64_t psize =
1308                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1309                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1310                     psize, psize, zio_decompress);
1311         }
1312
1313         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1314                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1315
1316                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1317                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1318                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1319                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1320         } else {
1321                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1322                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1323         }
1324
1325         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1326                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1327
1328         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1329                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1330
1331         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1332                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1333
1334         return (zio);
1335 }
1336
1337 static zio_t *
1338 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1339 {
1340         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1341                 return (zio);
1342
1343         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1344
1345         if (zio->io_bp_override) {
1346                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1347                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1348
1349                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1350                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1351
1352                 *bp = *zio->io_bp_override;
1353                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1354
1355                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1356                         return (zio);
1357
1358                 /*
1359                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1360                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1361                  * has already occurred.
1362                  */
1363                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1364                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1365                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1366                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1367                         return (zio);
1368                 }
1369
1370                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1371
1372                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1373                         return (zio);
1374
1375                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1376                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1377
1378                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1379                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1380                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1381                         return (zio);
1382                 }
1383
1384                 /*
1385                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1386                  * it as a regular write I/O.
1387                  */
1388                 zio->io_bp_override = NULL;
1389                 *bp = zio->io_bp_orig;
1390                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1391         }
1392
1393         return (zio);
1394 }
1395
1396 static zio_t *
1397 zio_write_compress(zio_t *zio)
1398 {
1399         spa_t *spa = zio->io_spa;
1400         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1401         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1402         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1403         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1404         uint64_t psize = zio->io_size;
1405         int pass = 1;
1406
1407         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1408
1409         /*
1410          * If our children haven't all reached the ready stage,
1411          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1412          */
1413         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1414             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1415                 return (NULL);
1416         }
1417
1418         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1419                 return (zio);
1420
1421         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1422                 /*
1423                  * Now that all our children are ready, run the callback
1424                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1425                  * data to be written.
1426                  */
1427                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1428                 zio->io_children_ready(zio);
1429         }
1430
1431         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1432         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1433
1434         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1435                 /*
1436                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1437                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1438                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1439                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1440                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1441                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1442                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1443                  */
1444                 pass = spa_sync_pass(spa);
1445
1446                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1447                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1448                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1449
1450                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1451                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1452
1453                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1454                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1455                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1456         }
1457
1458         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1459         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1460                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1461                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1462                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1463                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1464                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1465                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1466                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1467                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1468                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1469                             cbuf, compress, lsize, psize);
1470                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1471                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1472                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1473                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1474                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1475                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1476                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1477                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1478                         return (zio);
1479                 } else {
1480                         /*
1481                          * Round up compressed size up to the ashift
1482                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1483                          * This ensures that the compressed size of the BP
1484                          * (and thus compressratio property) are correct,
1485                          * in that we charge for the padding used to fill out
1486                          * the last sector.
1487                          */
1488                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1489                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1490                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1491                         if (rounded >= lsize) {
1492                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1493                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1494                                 psize = lsize;
1495                         } else {
1496                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1497                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1498                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1499                                 psize = rounded;
1500                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1501                                     psize, lsize, NULL);
1502                         }
1503                 }
1504
1505                 /*
1506                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1507                  * it as a regular write I/O.
1508                  */
1509                 zio->io_bp_override = NULL;
1510                 *bp = zio->io_bp_orig;
1511                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1512         } else {
1513                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1514         }
1515
1516         /*
1517          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1518          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1519          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1520          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1521          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1522          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1523          */
1524         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1525             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1526             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1527                 ASSERT(psize != 0);
1528                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1529                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1530                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1531         } else {
1532                 BP_ZERO(bp);
1533                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1534         }
1535
1536         if (psize == 0) {
1537                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1538                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1539                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1540                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1541                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1542                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1543                 }
1544                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1545         } else {
1546                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1547                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1548                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1549                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1550                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1551                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1552                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1553                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1554                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1555                 if (zp->zp_dedup) {
1556                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1557                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1558                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1559                 }
1560                 if (zp->zp_nopwrite) {
1561                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1562                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1563                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1564                 }
1565         }
1566         return (zio);
1567 }
1568
1569 static zio_t *
1570 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1571 {
1572         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1573
1574         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1575                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1576                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1577         }
1578
1579         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1580
1581         return (zio);
1582 }
1583
1584 /*
1585  * ==========================================================================
1586  * Execute the I/O pipeline
1587  * ==========================================================================
1588  */
1589
1590 static void
1591 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1592 {
1593         spa_t *spa = zio->io_spa;
1594         zio_type_t t = zio->io_type;
1595         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1596
1597         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1598
1599         /*
1600          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1601          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1602          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1603          */
1604         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1605                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1606
1607         /*
1608          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1609          */
1610         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1611                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1612
1613         /*
1614          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1615          * available.
1616          */
1617         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1618             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1619                 q++;
1620
1621         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1622
1623         /*
1624          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1625          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1626          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1627          */
1628 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1629         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1630 #else
1631         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1632 #endif
1633         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1634             flags, &zio->io_tqent);
1635 }
1636
1637 static boolean_t
1638 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1639 {
1640         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1641         spa_t *spa = zio->io_spa;
1642
1643         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1644                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1645                 uint_t i;
1646                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1647                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1648                                 return (B_TRUE);
1649                 }
1650         }
1651
1652         return (B_FALSE);
1653 }
1654
1655 static zio_t *
1656 zio_issue_async(zio_t *zio)
1657 {
1658         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1659
1660         return (NULL);
1661 }
1662
1663 void
1664 zio_interrupt(zio_t *zio)
1665 {
1666         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1667 }
1668
1669 void
1670 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1671 {
1672         /*
1673          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1674          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1675          * functionality has been disabled for userspace builds.
1676          */
1677
1678 #ifdef _KERNEL
1679         /*
1680          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1681          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1682          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1683          */
1684         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1685                 hrtime_t now = gethrtime();
1686
1687                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1688                         /*
1689                          * This IO has already taken longer than the target
1690                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1691                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1692                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1693                          * the target latency being set to a value less than
1694                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1695                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1696                          * IO request).
1697                          */
1698
1699                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1700                             hrtime_t, now);
1701
1702                         zio_interrupt(zio);
1703                 } else {
1704                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1705
1706                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1707                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1708
1709                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1710                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1711                 }
1712
1713                 return;
1714         }
1715 #endif
1716
1717         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1718         zio_interrupt(zio);
1719 }
1720
1721 /*
1722  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1723  *
1724  *      (1) the I/O completes
1725  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1726  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1727  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1728  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1729  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1730  *
1731  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1732  * burns a thread in cv_wait().
1733  *
1734  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1735  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1736  */
1737 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1738
1739 void
1740 zio_execute(zio_t *zio)
1741 {
1742         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1743
1744         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1745                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1746                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1747
1748                 zio->io_executor = curthread;
1749
1750                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1751                 ASSERT(ISP2(stage));
1752                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1753
1754                 do {
1755                         stage <<= 1;
1756                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1757
1758                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1759
1760                 /*
1761                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1762                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1763                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1764                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1765                  *
1766                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1767                  * be sent to disk promptly.
1768                  */
1769                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1770                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1771                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1772                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1773                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1774                         return;
1775                 }
1776
1777                 zio->io_stage = stage;
1778                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1779
1780                 /*
1781                  * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
1782                  * (typically the same as this one), or NULL if we should
1783                  * stop.
1784                  */
1785                 zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1786
1787                 if (zio == NULL)
1788                         return;
1789         }
1790 }
1791
1792 /*
1793  * ==========================================================================
1794  * Initiate I/O, either sync or async
1795  * ==========================================================================
1796  */
1797 int
1798 zio_wait(zio_t *zio)
1799 {
1800         int error;
1801
1802         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1803         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1804
1805         zio->io_waiter = curthread;
1806         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1807         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1808
1809         zio_execute(zio);
1810
1811         mutex_enter(&zio->io_lock);
1812         while (zio->io_executor != NULL)
1813                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1814         mutex_exit(&zio->io_lock);
1815
1816         error = zio->io_error;
1817         zio_destroy(zio);
1818
1819         return (error);
1820 }
1821
1822 void
1823 zio_nowait(zio_t *zio)
1824 {
1825         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1826
1827         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1828             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1829                 /*
1830                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1831                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1832                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1833                  */
1834                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1835
1836                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1837         }
1838
1839         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1840         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1841         zio_execute(zio);
1842 }
1843
1844 /*
1845  * ==========================================================================
1846  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1847  * ==========================================================================
1848  */
1849
1850 static void
1851 zio_reexecute(zio_t *pio)
1852 {
1853         zio_t *cio, *cio_next;
1854
1855         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1856         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1857         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1858         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1859
1860         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1861         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1862         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1863         pio->io_reexecute = 0;
1864         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1865         pio->io_pipeline_trace = 0;
1866         pio->io_error = 0;
1867         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1868                 pio->io_state[w] = 0;
1869         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1870                 pio->io_child_error[c] = 0;
1871
1872         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1873                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1874
1875         /*
1876          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1877          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1878          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1879          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1880          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1881          */
1882         zio_link_t *zl = NULL;
1883         mutex_enter(&pio->io_lock);
1884         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1885                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1886                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1887                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1888                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1889                 zio_reexecute(cio);
1890                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1891         }
1892         mutex_exit(&pio->io_lock);
1893
1894         /*
1895          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1896          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1897          * responsibility of the caller to wait on it.
1898          */
1899         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1900                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1901                 zio_execute(pio);
1902         }
1903 }
1904
1905 void
1906 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1907 {
1908         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1909                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1910                     "failure and the failure mode property for this pool "
1911                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1912
1913         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1914
1915         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1916
1917         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1918                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1919                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1920                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1921
1922         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1923
1924         if (zio != NULL) {
1925                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1926                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1927                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1928                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1929                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1930                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1931         }
1932
1933         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1934 }
1935
1936 int
1937 zio_resume(spa_t *spa)
1938 {
1939         zio_t *pio;
1940
1941         /*
1942          * Reexecute all previously suspended i/o.
1943          */
1944         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1945         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1946         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1947         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1948         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1949         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1950
1951         if (pio == NULL)
1952                 return (0);
1953
1954         zio_reexecute(pio);
1955         return (zio_wait(pio));
1956 }
1957
1958 void
1959 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1960 {
1961         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1962         while (spa_suspended(spa))
1963                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1964         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1965 }
1966
1967 /*
1968  * ==========================================================================
1969  * Gang blocks.
1970  *
1971  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1972  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1973  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1974  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1975  * block from smaller fragments.
1976  *
1977  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1978  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1979  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1980  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1981  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1982  *
1983  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1984  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1985  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1986  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1987  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1988  *
1989  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1990  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1991  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1992  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1993  *
1994  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1995  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1996  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1997  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1998  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1999  * bps for every constituent of the gang block.
2000  *
2001  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2002  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2003  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2004  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2005  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2006  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2007  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2008  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2009  * gang header's blk_cksum as described above.
2010  *
2011  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2012  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2013  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2014  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2015  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2016  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2017  *
2018  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2019  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2020  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2021  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2022  *
2023  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2024  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2025  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2026  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2027  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2028  *
2029  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2030  * ==========================================================================
2031  */
2032
2033 static void
2034 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2035 {
2036         abd_put(zio->io_abd);
2037 }
2038
2039 static zio_t *
2040 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2041     uint64_t offset)
2042 {
2043         if (gn != NULL)
2044                 return (pio);
2045
2046         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2047             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2048             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2049             &pio->io_bookmark));
2050 }
2051
2052 static zio_t *
2053 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2054     uint64_t offset)
2055 {
2056         zio_t *zio;
2057
2058         if (gn != NULL) {
2059                 abd_t *gbh_abd =
2060                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2061                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2062                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2063                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2064                     &pio->io_bookmark);
2065                 /*
2066                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2067                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2068                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2069                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2070                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2071                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2072                  * this is just good hygiene.)
2073                  */
2074                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2075                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2076
2077                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2078                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2079
2080                         abd_put(buf);
2081                 }
2082                 /*
2083                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2084                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2085                  */
2086                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2087                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2088         } else {
2089                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2090                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2091                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2092                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2093         }
2094
2095         return (zio);
2096 }
2097
2098 /* ARGSUSED */
2099 static zio_t *
2100 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2101     uint64_t offset)
2102 {
2103         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2104             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2105             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2106 }
2107
2108 /* ARGSUSED */
2109 static zio_t *
2110 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2111     uint64_t offset)
2112 {
2113         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2114             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2115 }
2116
2117 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2118         NULL,
2119         zio_read_gang,
2120         zio_rewrite_gang,
2121         zio_free_gang,
2122         zio_claim_gang,
2123         NULL
2124 };
2125
2126 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2127
2128 static zio_gang_node_t *
2129 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2130 {
2131         zio_gang_node_t *gn;
2132
2133         ASSERT(*gnpp == NULL);
2134
2135         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2136         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2137         *gnpp = gn;
2138
2139         return (gn);
2140 }
2141
2142 static void
2143 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2144 {
2145         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2146
2147         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2148                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2149
2150         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2151         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2152         *gnpp = NULL;
2153 }
2154
2155 static void
2156 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2157 {
2158         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2159
2160         if (gn == NULL)
2161                 return;
2162
2163         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2164                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2165
2166         zio_gang_node_free(gnpp);
2167 }
2168
2169 static void
2170 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2171 {
2172         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2173         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2174
2175         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2176         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2177
2178         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2179             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2180             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2181 }
2182
2183 static void
2184 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2185 {
2186         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2187         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2188         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2189
2190         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2191         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2192
2193         if (zio->io_error)
2194                 return;
2195
2196         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2197         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2198                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2199
2200         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2201         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2202         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2203
2204         abd_put(zio->io_abd);
2205
2206         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2207                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2208                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2209                         continue;
2210                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2211         }
2212 }
2213
2214 static void
2215 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2216     uint64_t offset)
2217 {
2218         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2219         zio_t *zio;
2220
2221         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2222         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2223         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2224
2225         /*
2226          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2227          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2228          */
2229         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2230
2231         if (gn != NULL) {
2232                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2233
2234                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2235                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2236                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2237                                 continue;
2238                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2239                             offset);
2240                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2241                 }
2242         }
2243
2244         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2245                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2246
2247         if (zio != pio)
2248                 zio_nowait(zio);
2249 }
2250
2251 static zio_t *
2252 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2253 {
2254         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2255
2256         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2257         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2258
2259         zio->io_gang_leader = zio;
2260
2261         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2262
2263         return (zio);
2264 }
2265
2266 static zio_t *
2267 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2268 {
2269         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2270
2271         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2272                 return (NULL);
2273         }
2274
2275         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2276         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2277
2278         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2279                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2280                     0);
2281         else
2282                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2283
2284         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2285
2286         return (zio);
2287 }
2288
2289 static void
2290 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2291 {
2292         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2293         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2294         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2295         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2296         uint64_t asize;
2297
2298         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2299                 return;
2300
2301         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2302
2303         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2304         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2305         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2306         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2307         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2308
2309         mutex_enter(&pio->io_lock);
2310         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2311                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2312                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2313                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2314                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2315         }
2316         mutex_exit(&pio->io_lock);
2317 }
2318
2319 static void
2320 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2321 {
2322         /*
2323          * The io_abd field will be NULL for a zio with no data.  The io_flags
2324          * will initially have the ZIO_FLAG_NODATA bit flag set, but we can't
2325          * check for it here as it is cleared in zio_ready.
2326          */
2327         if (zio->io_abd != NULL)
2328                 abd_put(zio->io_abd);
2329 }
2330
2331 static zio_t *
2332 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2333 {
2334         spa_t *spa = pio->io_spa;
2335         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2336         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2337         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2338         zio_t *zio;
2339         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2340         zio_gbh_phys_t *gbh;
2341         abd_t *gbh_abd;
2342         uint64_t txg = pio->io_txg;
2343         uint64_t resid = pio->io_size;
2344         uint64_t lsize;
2345         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2346         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2347         zio_prop_t zp;
2348         int error;
2349         boolean_t has_data = !(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA);
2350
2351         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2352         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2353                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2354                 ASSERT(has_data);
2355
2356                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2357                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2358                     pio));
2359
2360                 /*
2361                  * The logical zio has already placed a reservation for
2362                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2363                  * additional copies. These additional copies
2364                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2365                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2366                  * additional reservations for gang blocks.
2367                  */
2368                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2369                     pio->io_allocator, pio, flags));
2370         }
2371
2372         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2373             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2374             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2375         if (error) {
2376                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2377                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2378                         ASSERT(has_data);
2379
2380                         /*
2381                          * If we failed to allocate the gang block header then
2382                          * we remove any additional allocation reservations that
2383                          * we placed here. The original reservation will
2384                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2385                          * stage.
2386                          */
2387                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2388                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2389                 }
2390                 pio->io_error = error;
2391                 return (pio);
2392         }
2393
2394         if (pio == gio) {
2395                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2396         } else {
2397                 gnpp = pio->io_private;
2398                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2399         }
2400
2401         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2402         gbh = gn->gn_gbh;
2403         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2404         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2405
2406         /*
2407          * Create the gang header.
2408          */
2409         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2410             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2411             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2412
2413         /*
2414          * Create and nowait the gang children.
2415          */
2416         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2417                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2418                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2419                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2420
2421                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2422                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2423                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2424                 zp.zp_level = 0;
2425                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2426                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2427                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2428                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2429
2430                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2431                     has_data ? abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size -
2432                     resid) : NULL, lsize, lsize, &zp,
2433                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2434                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2435                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2436
2437                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2438                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2439                         ASSERT(has_data);
2440
2441                         /*
2442                          * Gang children won't throttle but we should
2443                          * account for their work, so reserve an allocation
2444                          * slot for them here.
2445                          */
2446                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2447                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2448                 }
2449                 zio_nowait(cio);
2450         }
2451
2452         /*
2453          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2454          */
2455         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2456
2457         zio_nowait(zio);
2458
2459         return (pio);
2460 }
2461
2462 /*
2463  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2464  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2465  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2466  * mutually exclusive with dedup.
2467  *
2468  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2469  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2470  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2471  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2472  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2473  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2474  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2475  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2476  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2477  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2478  * themselves remain secret.
2479  */
2480 static zio_t *
2481 zio_nop_write(zio_t *zio)
2482 {
2483         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2484         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2485         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2486
2487         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2488         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2489         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2490         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2491         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2492         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2493
2494         /*
2495          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2496          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2497          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2498          * allocate a new bp.
2499          */
2500         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2501             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2502             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2503             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2504             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2505             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2506             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2507                 return (zio);
2508
2509         /*
2510          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2511          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2512          */
2513         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2514                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2515                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2516                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2517                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2518                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2519                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2520                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2521
2522                 *bp = *bp_orig;
2523                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2524                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2525         }
2526
2527         return (zio);
2528 }
2529
2530 /*
2531  * ==========================================================================
2532  * Dedup
2533  * ==========================================================================
2534  */
2535 static void
2536 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2537 {
2538         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2539         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2540         ddt_phys_t *ddp;
2541         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2542
2543         mutex_enter(&pio->io_lock);
2544         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2545         if (zio->io_error == 0)
2546                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2547
2548         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2549                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2550         else
2551                 abd_free(zio->io_abd);
2552         mutex_exit(&pio->io_lock);
2553 }
2554
2555 static zio_t *
2556 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2557 {
2558         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2559
2560         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2561         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2562         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2563
2564         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2565                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2566                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2567                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2568                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2569                 blkptr_t blk;
2570
2571                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2572                 zio->io_vsd = dde;
2573
2574                 if (ddp_self == NULL)
2575                         return (zio);
2576
2577                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2578                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2579                                 continue;
2580                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2581                             &blk);
2582                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2583                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2584                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2585                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2586                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2587                 }
2588                 return (zio);
2589         }
2590
2591         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2592             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2593             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2594
2595         return (zio);
2596 }
2597
2598 static zio_t *
2599 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2600 {
2601         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2602
2603         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2604                 return (NULL);
2605         }
2606
2607         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2608         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2609         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2610
2611         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2612                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2613                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2614                 if (ddt == NULL) {
2615                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2616                         return (zio);
2617                 }
2618                 if (dde == NULL) {
2619                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2620                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2621                         return (NULL);
2622                 }
2623                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2624                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2625                             zio->io_size);
2626                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2627                 }
2628                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2629                 zio->io_vsd = NULL;
2630         }
2631
2632         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2633
2634         return (zio);
2635 }
2636
2637 static boolean_t
2638 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2639 {
2640         spa_t *spa = zio->io_spa;
2641         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2642
2643         /* We should never get a raw, override zio */
2644         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2645
2646         /*
2647          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2648          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2649          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2650          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2651          */
2652         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2653                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2654
2655                 if (lio != NULL) {
2656                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2657                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2658                             zio->io_orig_size) != 0);
2659                 }
2660         }
2661
2662         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2663                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2664
2665                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2666                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2667                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2668                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2669                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2670                         int error;
2671
2672                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2673
2674                         ddt_exit(ddt);
2675
2676                         /*
2677                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2678                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2679                          * don't want to look at any transformations that have
2680                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2681                          * data will actually be the same in io_abd and
2682                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2683                          * a raw ARC read.
2684                          */
2685                         if (do_raw) {
2686                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2687                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2688                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2689                                     zio->io_size));
2690                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2691                         }
2692
2693                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2694                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2695                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2696
2697                         if (error == 0) {
2698                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2699                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2700                                     zio->io_orig_size) != 0)
2701                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2702                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2703                         }
2704
2705                         ddt_enter(ddt);
2706                         return (error != 0);
2707                 }
2708         }
2709
2710         return (B_FALSE);
2711 }
2712
2713 static void
2714 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2715 {
2716         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2717         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2718         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2719         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2720         zio_t *pio;
2721
2722         if (zio->io_error)
2723                 return;
2724
2725         ddt_enter(ddt);
2726
2727         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2728
2729         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2730
2731         zio_link_t *zl = NULL;
2732         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2733                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2734
2735         ddt_exit(ddt);
2736 }
2737
2738 static void
2739 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2740 {
2741         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2742         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2743         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2744         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2745
2746         ddt_enter(ddt);
2747
2748         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2749         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2750         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2751
2752         if (zio->io_error == 0) {
2753                 zio_link_t *zl = NULL;
2754                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2755                         ddt_phys_addref(ddp);
2756         } else {
2757                 ddt_phys_clear(ddp);
2758         }
2759
2760         ddt_exit(ddt);
2761 }
2762
2763 static void
2764 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2765 {
2766         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2767         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2768         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2769         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2770         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2771         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2772         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2773
2774         ddt_enter(ddt);
2775
2776         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2777         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2778         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2779
2780         if (zio->io_error == 0) {
2781                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2782                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2783                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2784                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2785                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2786                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2787         }
2788
2789         ddt_exit(ddt);
2790 }
2791
2792 static zio_t *
2793 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2794 {
2795         spa_t *spa = zio->io_spa;
2796         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2797         uint64_t txg = zio->io_txg;
2798         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2799         int p = zp->zp_copies;
2800         int ditto_copies;
2801         zio_t *cio = NULL;
2802         zio_t *dio = NULL;
2803         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2804         ddt_entry_t *dde;
2805         ddt_phys_t *ddp;
2806
2807         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2808         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2809         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2810         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2811
2812         ddt_enter(ddt);
2813         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2814         ddp = &dde->dde_phys[p];
2815
2816         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2817                 /*
2818                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2819                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2820                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2821                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2822                  */
2823                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2824                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2825                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2826                         zio_pop_transforms(zio);
2827                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2828                         BP_ZERO(bp);
2829                 } else {
2830                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2831                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2832                 }
2833                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2834                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2835                 ddt_exit(ddt);
2836                 return (zio);
2837         }
2838
2839         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2840         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2841
2842         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2843             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2844                 zio_prop_t czp = *zp;
2845
2846                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2847
2848                 /*
2849                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2850                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2851                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2852                  * This is safe, because using the override bp is just an
2853                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2854                  */
2855                 if (zio->io_bp_override) {
2856                         zio_pop_transforms(zio);
2857                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2858                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2859                         zio->io_bp_override = NULL;
2860                         BP_ZERO(bp);
2861                         ddt_exit(ddt);
2862                         return (zio);
2863                 }
2864
2865                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2866                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2867                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2868                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2869
2870                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2871                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2872         }
2873
2874         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2875                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2876                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2877                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2878                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2879                 else
2880                         ddt_phys_addref(ddp);
2881         } else if (zio->io_bp_override) {
2882                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2883                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2884                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2885                 ddt_phys_addref(ddp);
2886         } else {
2887                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2888                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2889                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2890                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2891                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2892
2893                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2894                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2895         }
2896
2897         ddt_exit(ddt);
2898
2899         if (cio)
2900                 zio_nowait(cio);
2901         if (dio)
2902                 zio_nowait(dio);
2903
2904         return (zio);
2905 }
2906
2907 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2908
2909 static zio_t *
2910 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2911 {
2912         spa_t *spa = zio->io_spa;
2913         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2914         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2915         ddt_entry_t *dde;
2916         ddt_phys_t *ddp;
2917
2918         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2919         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2920
2921         ddt_enter(ddt);
2922         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2923         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2924         ddt_phys_decref(ddp);
2925         ddt_exit(ddt);
2926
2927         return (zio);
2928 }
2929
2930 /*
2931  * ==========================================================================
2932  * Allocate and free blocks
2933  * ==========================================================================
2934  */
2935
2936 static zio_t *
2937 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
2938 {
2939         zio_t *zio;
2940
2941         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
2942
2943         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
2944         if (zio == NULL)
2945                 return (NULL);
2946
2947         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2948
2949         /*
2950          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2951          * reserve then we throttle.
2952          */
2953         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
2954         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2955             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
2956                 return (NULL);
2957         }
2958
2959         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
2960         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2961
2962         return (zio);
2963 }
2964
2965 static zio_t *
2966 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2967 {
2968         spa_t *spa = zio->io_spa;
2969         zio_t *nio;
2970
2971         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2972             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2973             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2974             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2975                 return (zio);
2976         }
2977
2978         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2979
2980         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2981         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2982
2983         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
2984         /*
2985          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
2986          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
2987          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
2988          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
2989          * level, and region to accomplish both of these goals.
2990          */
2991         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
2992             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
2993         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2994
2995         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2996         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
2997
2998         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa, zio->io_allocator);
2999         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3000
3001         return (nio);
3002 }
3003
3004 void
3005 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
3006 {
3007         zio_t *zio;
3008
3009         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3010         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3011         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3012         if (zio == NULL)
3013                 return;
3014
3015         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3016         ASSERT0(zio->io_error);
3017         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3018 }
3019
3020 static zio_t *
3021 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3022 {
3023         spa_t *spa = zio->io_spa;
3024         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3025         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3026         int error;
3027         int flags = 0;
3028
3029         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3030                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3031                 zio->io_gang_leader = zio;
3032         }
3033
3034         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3035         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3036         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3037         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3038         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3039
3040         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3041                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3042         }
3043         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
3044                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3045         }
3046         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
3047                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3048         }
3049
3050         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3051             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3052             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3053
3054         if (error != 0) {
3055                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3056                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3057                     error);
3058                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3059                         return (zio_write_gang_block(zio));
3060                 zio->io_error = error;
3061         }
3062
3063         return (zio);
3064 }
3065
3066 static zio_t *
3067 zio_dva_free(zio_t *zio)
3068 {
3069         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3070
3071         return (zio);
3072 }
3073
3074 static zio_t *
3075 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3076 {
3077         int error;
3078
3079         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3080         if (error)
3081                 zio->io_error = error;
3082
3083         return (zio);
3084 }
3085
3086 /*
3087  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3088  * and we want to give back the block we just allocated.
3089  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3090  */
3091 static void
3092 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3093 {
3094         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3095         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3096
3097         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3098                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3099
3100         if (gn != NULL) {
3101                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3102                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3103                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3104                 }
3105         }
3106 }
3107
3108 /*
3109  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3110  */
3111 int
3112 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t objset, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3113     blkptr_t *old_bp, uint64_t size, boolean_t *slog)
3114 {
3115         int error = 1;
3116         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3117
3118         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3119
3120         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3121         /*
3122          * When allocating a zil block, we don't have information about
3123          * the final destination of the block except the objset it's part
3124          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3125          * some parallelism.
3126          */
3127         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3128             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL,
3129             cityhash4(0, 0, 0, objset) % spa->spa_alloc_count);
3130         if (error == 0) {
3131                 *slog = TRUE;
3132         } else {
3133                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3134                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3135                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0, objset) %
3136                     spa->spa_alloc_count);
3137                 if (error == 0)
3138                         *slog = FALSE;
3139         }
3140         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3141
3142         if (error == 0) {
3143                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3144                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3145                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3146                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3147                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3148                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3149                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3150                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3151                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3152                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3153         } else {
3154                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3155                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3156         }
3157
3158         return (error);
3159 }
3160
3161 /*
3162  * ==========================================================================
3163  * Read, write and delete to physical devices
3164  * ==========================================================================
3165  */
3166
3167
3168 /*
3169  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3170  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3171  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3172  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3173  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3174  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3175  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3176  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3177  */
3178 static zio_t *
3179 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3180 {
3181         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3182         uint64_t align;
3183         spa_t *spa = zio->io_spa;
3184         int ret;
3185
3186         ASSERT(zio->io_error == 0);
3187         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3188
3189         if (vd == NULL) {
3190                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3191                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3192
3193                 /*
3194                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3195                  */
3196                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3197                 return (NULL);
3198         }
3199
3200         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3201             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3202                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3203                 return (zio);
3204         }
3205
3206         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3207         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3208                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3209
3210                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3211                         /*
3212                          * Note: the code can handle other kinds of writes,
3213                          * but we don't expect them.
3214                          */
3215                         ASSERT(zio->io_flags &
3216                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3217                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3218                 }
3219         }
3220
3221         /*
3222          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3223          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3224          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3225          * characteristics:
3226          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3227          *      - any reads of user data
3228          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3229          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3230          */
3231         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3232             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3233             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3234             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3235                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3236                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3237                 if (old != new)
3238                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3239         }
3240         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3241
3242         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3243             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3244                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3245                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3246                 abd_t *abuf = NULL;
3247                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3248                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3249                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3250                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3251                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3252                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3253                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3254                 }
3255                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3256                     zio_subblock);
3257         }
3258
3259         /*
3260          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3261          * before proceeding.
3262          */
3263         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3264                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3265                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3266         } else {
3267                 /*
3268                  * For the physical io we allow alignment
3269                  * to a logical block size.
3270                  */
3271                 uint64_t log_align =
3272                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3273                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3274                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3275         }
3276
3277         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3278
3279         /*
3280          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3281          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3282          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3283          * This prevents spurious resilvering.
3284          *
3285          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3286          * resilver i/os:
3287          *
3288          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3289          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3290          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3291          * DTLs.
3292          *
3293          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3294          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3295          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3296          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3297          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3298          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3299          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3300          * as we work our way down the vdev tree.
3301          *
3302          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3303          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3304          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3305          *
3306          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3307          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3308          * will be properly bypassed instead.
3309          */
3310         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3311             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3312             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3313             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3314             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3315                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3316                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3317                 return (zio);
3318         }
3319
3320         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3321                 switch (zio->io_type) {
3322                 case ZIO_TYPE_READ:
3323                         if (vdev_cache_read(zio))
3324                                 return (zio);
3325                         /* FALLTHROUGH */
3326                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3327                 case ZIO_TYPE_FREE:
3328                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3329                                 return (NULL);
3330
3331                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3332                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3333                                 zio_interrupt(zio);
3334                                 return (NULL);
3335                         }
3336                         break;
3337                 }
3338                 /*
3339                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3340                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3341                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3342                  */
3343                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3344                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3345                     !trim_map_write_start(zio))
3346                         return (NULL);
3347         }
3348
3349         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3350         return (NULL);
3351 }
3352
3353 static zio_t *
3354 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3355 {
3356         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3357         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3358         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3359
3360         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3361                 return (NULL);
3362         }
3363
3364         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3365             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3366
3367         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3368             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3369             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3370
3371                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3372                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3373                         trim_map_write_done(zio);
3374
3375                 vdev_queue_io_done(zio);
3376
3377                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3378                         vdev_cache_write(zio);
3379
3380                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3381                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3382                             zio, EIO);
3383
3384                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3385                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3386
3387                 if (zio->io_error) {
3388                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3389                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3390                                 /* Not all devices support TRIM. */
3391                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3392                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3393                         } else {
3394                                 unexpected_error = B_TRUE;
3395                         }
3396                 }
3397         }
3398
3399         ops->vdev_op_io_done(zio);
3400
3401         if (unexpected_error)
3402                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3403
3404         return (zio);
3405 }
3406
3407 /*
3408  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3409  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3410  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3411  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3412  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3413  */
3414 void
3415 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3416 {
3417         zio_t *cio, *cio_next;
3418         zio_link_t *zl = NULL;
3419
3420         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3421
3422         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3423                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3424         } else {
3425                 pio->io_priority = priority;
3426         }
3427
3428         mutex_enter(&pio->io_lock);
3429         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3430                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3431                 zio_change_priority(cio, priority);
3432         }
3433         mutex_exit(&pio->io_lock);
3434 }
3435
3436 /*
3437  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3438  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3439  */
3440 static void
3441 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3442     const void *good_buf)
3443 {
3444         /* no processing needed */
3445         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3446 }
3447
3448 /*ARGSUSED*/
3449 void
3450 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3451 {
3452         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3453
3454         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3455
3456         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3457         zcr->zcr_cbdata = buf;
3458         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3459         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3460 }
3461
3462 static zio_t *
3463 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3464 {
3465         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3466
3467         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3468                 return (NULL);
3469         }
3470
3471         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3472                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3473
3474         if (zio->io_vsd != NULL) {
3475                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3476                 zio->io_vsd = NULL;
3477         }
3478
3479         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3480                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3481
3482         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3483             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3484                 switch (zio->io_error) {
3485                 case 0:
3486                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3487                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3488                         break;
3489                 case EOPNOTSUPP:
3490                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3491                         break;
3492                 default:
3493                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3494                         break;
3495                 }
3496         }
3497
3498         /*
3499          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3500          *
3501          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3502          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3503          */
3504         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3505             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3506                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3507                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3508                 zio->io_error = 0;
3509                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3510                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3511                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3512                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3513                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3514                 return (NULL);
3515         }
3516
3517         /*
3518          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3519          * if the device is not accessible at all.
3520          */
3521         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3522             !vdev_accessible(vd, zio))
3523                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3524
3525         /*
3526          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3527          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3528          */
3529         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3530             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3531                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3532         }
3533
3534         /*
3535          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3536          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3537          * that we don't bother with it in the future.
3538          */
3539         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3540             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3541             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3542                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3543
3544         if (zio->io_error)
3545                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3546
3547         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3548             zio->io_physdone != NULL) {
3549                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3550                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3551                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3552         }
3553
3554         return (zio);
3555 }
3556
3557 void
3558 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3559 {
3560         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3561         ASSERT(zio->io_error == 0);
3562
3563         zio->io_stage >>= 1;
3564 }
3565
3566 void
3567 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3568 {
3569         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3570
3571         zio->io_stage >>= 1;
3572 }
3573
3574 void
3575 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3576 {
3577         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3578         ASSERT(zio->io_error == 0);
3579
3580         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3581         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3582 }
3583
3584 /*
3585  * ==========================================================================
3586  * Generate and verify checksums
3587  * ==========================================================================
3588  */
3589 static zio_t *
3590 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3591 {
3592         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3593         enum zio_checksum checksum;
3594
3595         if (bp == NULL) {
3596                 /*
3597                  * This is zio_write_phys().
3598                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3599                  */
3600                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3601
3602                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3603                         return (zio);
3604
3605                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3606         } else {
3607                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3608                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3609                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3610                 } else {
3611                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3612                 }
3613         }
3614
3615         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3616
3617         return (zio);
3618 }
3619
3620 static zio_t *
3621 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3622 {
3623         zio_bad_cksum_t info;
3624         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3625         int error;
3626
3627         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3628
3629         if (bp == NULL) {
3630                 /*
3631                  * This is zio_read_phys().
3632                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3633                  */
3634                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3635                         return (zio);
3636
3637                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3638         }
3639
3640         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3641                 zio->io_error = error;
3642                 if (error == ECKSUM &&
3643                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3644                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3645                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3646                             zio->io_size, NULL, &info);
3647                 }
3648         }
3649
3650         return (zio);
3651 }
3652
3653 /*
3654  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3655  */
3656 void
3657 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3658 {
3659         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3660 }
3661
3662 /*
3663  * ==========================================================================
3664  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3665  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3666  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3667  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3668  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3669  * ==========================================================================
3670  */
3671 int
3672 zio_worst_error(int e1, int e2)
3673 {
3674         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3675         int r1, r2;
3676
3677         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3678                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3679                         break;
3680
3681         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3682                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3683                         break;
3684
3685         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3686 }
3687
3688 /*
3689  * ==========================================================================
3690  * I/O completion
3691  * ==========================================================================
3692  */
3693 static zio_t *
3694 zio_ready(zio_t *zio)
3695 {
3696         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3697         zio_t *pio, *pio_next;
3698         zio_link_t *zl = NULL;
3699
3700         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3701             ZIO_WAIT_READY)) {
3702                 return (NULL);
3703         }
3704
3705         if (zio->io_ready) {
3706                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3707                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3708                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3709                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3710
3711                 zio->io_ready(zio);
3712         }
3713
3714         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3715                 zio->io_bp_copy = *bp;
3716
3717         if (zio->io_error != 0) {
3718                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3719
3720                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3721                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3722                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3723                         /*
3724                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3725                          * issue the next I/O to allocate.
3726                          */
3727                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3728                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3729                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3730                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3731                 }
3732         }
3733
3734         mutex_enter(&zio->io_lock);
3735         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3736         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3737         mutex_exit(&zio->io_lock);
3738
3739         /*
3740          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3741          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3742          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3743          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3744          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3745          */
3746         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3747                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3748                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
3749         }
3750
3751         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3752                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3753                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3754                 } else {
3755                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3756                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3757                 }
3758         }
3759
3760         if (zio_injection_enabled &&
3761             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3762                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3763
3764         return (zio);
3765 }
3766
3767 /*
3768  * Update the allocation throttle accounting.
3769  */
3770 static void
3771 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3772 {
3773         zio_t *lio = zio->io_logical;
3774         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3775         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3776         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3777
3778         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3779         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3780         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3781         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3782         ASSERT(vd != NULL);
3783         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3784         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3785         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3786         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3787         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3788
3789         /*
3790          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3791          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3792          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3793          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3794          * it here.
3795          */
3796         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3797                 /*
3798                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3799                  * would have been the one that performed the allocation.
3800                  */
3801                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3802                         pio = zio_unique_parent(pio);
3803                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3804         }
3805
3806         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3807         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3808         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3809         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3810         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3811
3812         mutex_enter(&pio->io_lock);
3813         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
3814             pio->io_allocator, B_TRUE);
3815         mutex_exit(&pio->io_lock);
3816
3817         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3818             1, pio->io_allocator, pio);
3819
3820         /*
3821          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3822          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3823          * dispatched to another taskq thread.
3824          */
3825         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
3826 }
3827
3828 static zio_t *
3829 zio_done(zio_t *zio)
3830 {
3831         spa_t *spa = zio->io_spa;
3832         zio_t *lio = zio->io_logical;
3833         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3834         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3835         uint64_t psize = zio->io_size;
3836         zio_t *pio, *pio_next;
3837         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3838         zio_link_t *zl = NULL;
3839
3840         /*
3841          * If our children haven't all completed,
3842          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3843          */
3844         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3845                 return (NULL);
3846         }
3847
3848         /*
3849          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3850          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3851          * write. We must do this since the allocation is performed
3852          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3853          */
3854         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3855             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3856                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3857                 zio_dva_throttle_done(zio);
3858         }
3859
3860         /*
3861          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3862          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3863          */
3864         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3865                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3866                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3867                 ASSERT(bp != NULL);
3868                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio,
3869                     zio->io_allocator);
3870                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
3871                     zio));
3872         }
3873
3874         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3875                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3876                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3877
3878         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3879                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3880                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3881                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3882                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3883                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3884                     zio->io_bp_override == NULL &&
3885                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3886                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3887                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3888                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3889                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3890                 }
3891                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3892                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3893         }
3894
3895         /*
3896          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3897          */
3898         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3899         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3900         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3901
3902         /*
3903          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3904          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3905          */
3906         if (zio->io_error == 0) {
3907                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3908                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3909                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3910                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3911                         char *abuf = NULL;
3912                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3913
3914                         if (asize != psize) {
3915                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3916                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3917                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3918                         }
3919
3920                         if (adata != NULL)
3921                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3922
3923                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3924                         zcr->zcr_next = NULL;
3925                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3926                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3927
3928                         if (adata != NULL)
3929                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3930
3931                         if (asize != psize)
3932                                 abd_free(adata);
3933                 }
3934         }
3935
3936         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3937
3938         vdev_stat_update(zio, psize);
3939
3940         if (zio->io_error) {
3941                 /*
3942                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3943                  * generate an error message describing the I/O failure
3944                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3945                  * device is currently unavailable.
3946                  */
3947                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3948                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3949
3950                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3951                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3952                     zio == lio) {
3953                         /*
3954                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3955                          * error and generate a logical data ereport.
3956                          */
3957                         spa_log_error(spa, zio);
3958                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3959                             0, 0);
3960                 }
3961         }
3962
3963         if (zio->io_error && zio == lio) {
3964                 /*
3965                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3966                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3967                  */
3968                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3969                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3970
3971                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3972                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3973                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3974                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3975                         else
3976                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3977                 }
3978
3979                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3980                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3981                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3982                     zio->io_error == ENXIO &&
3983                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3984                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3985                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3986
3987                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3988                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3989
3990                 /*
3991                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3992                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3993                  * based on checksums.  It also might be a good place
3994                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3995                  * processing.
3996                  */
3997         }
3998
3999         /*
4000          * If there were logical child errors, they apply to us now.
4001          * We defer this until now to avoid conflating logical child
4002          * errors with errors that happened to the zio itself when
4003          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
4004          */
4005         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
4006
4007         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4008             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4009             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4010                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
4011
4012         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4013
4014         /*
4015          * Godfather I/Os should never suspend.
4016          */
4017         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4018             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4019                 zio->io_reexecute = 0;
4020
4021         if (zio->io_reexecute) {
4022                 /*
4023                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4024                  *
4025                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4026                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4027                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4028                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4029                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4030                  *
4031                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4032                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4033                  * parents not executing until children are ready.
4034                  */
4035                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4036
4037                 zio->io_gang_leader = NULL;
4038
4039                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4040                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4041                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4042
4043                 /*
4044                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4045                  * not a true parent to them. It will track them through
4046                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4047                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4048                  * I/O to return status without blocking.
4049                  */
4050                 zl = NULL;
4051                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4052                     pio = pio_next) {
4053                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4054                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4055
4056                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4057                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4058                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4059                                 /*
4060                                  * This is a rare code path, so we don't
4061                                  * bother with "next_to_execute".
4062                                  */
4063                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4064                                     NULL);
4065                         }
4066                 }
4067
4068                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4069                         /*
4070                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4071                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4072                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4073                          */
4074                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4075                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4076                         /*
4077                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4078                          * "next_to_execute".
4079                          */
4080                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4081                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4082                         /*
4083                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4084                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4085                          */
4086                         zio_suspend(spa, zio);
4087                 } else {
4088                         /*
4089                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4090                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4091                          */
4092 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4093                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4094 #else
4095                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4096 #endif
4097                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4098                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4099                             0, &zio->io_tqent);
4100                 }
4101                 return (NULL);
4102         }
4103
4104         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4105         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4106         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4107
4108         /*
4109          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4110          */
4111         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4112                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4113                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4114                 zcr->zcr_next = NULL;
4115                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4116                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4117         }
4118
4119         /*
4120          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4121          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4122          * such, cannot acquire any new parents.
4123          */
4124         if (zio->io_done)
4125                 zio->io_done(zio);
4126
4127         mutex_enter(&zio->io_lock);
4128         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4129         mutex_exit(&zio->io_lock);
4130
4131         /*
4132          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4133          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4134          */
4135         zio_t *next_to_execute = NULL;
4136         zl = NULL;
4137         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4138                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4139                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4140                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4141                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4142         }
4143
4144         if (zio->io_waiter != NULL) {
4145                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4146                 zio->io_executor = NULL;
4147                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4148                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4149         } else {
4150                 zio_destroy(zio);
4151         }
4152
4153         return (next_to_execute);
4154 }
4155
4156 /*
4157  * ==========================================================================
4158  * I/O pipeline definition
4159  * ==========================================================================
4160  */
4161 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4162         NULL,
4163         zio_read_bp_init,
4164         zio_write_bp_init,
4165         zio_free_bp_init,
4166         zio_issue_async,
4167         zio_write_compress,
4168         zio_checksum_generate,
4169         zio_nop_write,
4170         zio_ddt_read_start,
4171         zio_ddt_read_done,
4172         zio_ddt_write,
4173         zio_ddt_free,
4174         zio_gang_assemble,
4175         zio_gang_issue,
4176         zio_dva_throttle,
4177         zio_dva_allocate,
4178         zio_dva_free,
4179         zio_dva_claim,
4180         zio_ready,
4181         zio_vdev_io_start,
4182         zio_vdev_io_done,
4183         zio_vdev_io_assess,
4184         zio_checksum_verify,
4185         zio_done
4186 };
4187
4188
4189
4190
4191 /*
4192  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4193  * pre-order traversal of the object tree.
4194  *
4195  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4196  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4197  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4198  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4199  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4200  * non-meta-dnode bookmarks.
4201  *
4202  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4203  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4204  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4205  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4206  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4207  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4208  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4209  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4210  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4211  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4212  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4213  */
4214 int
4215 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4216     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4217 {
4218         /*
4219          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4220          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4221          * normal-object equivalents.
4222          */
4223         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4224         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4225         uint64_t zb1level, zb2level;
4226
4227         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4228             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4229             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4230                 return (0);
4231
4232         /*
4233          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4234          */
4235         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4236         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4237
4238         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4239                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4240                 zb1L0 = 0;
4241                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4242         } else {
4243                 zb1obj = zb1->zb_object;
4244                 zb1level = zb1->zb_level;
4245         }
4246
4247         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4248                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4249                 zb2L0 = 0;
4250                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4251         } else {
4252                 zb2obj = zb2->zb_object;
4253                 zb2level = zb2->zb_level;
4254         }
4255
4256         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4257         if (zb1obj != zb2obj)
4258                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4259         else if (zb1L0 != zb2L0)
4260                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4261         else if (zb1level != zb2level)
4262                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4263         /*
4264          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4265          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4266          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4267          */
4268         return (0);
4269 }
4270
4271 /*
4272  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4273  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4274  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4275  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4276  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4277  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4278  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4279  *  visited.
4280  */
4281 boolean_t
4282 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4283     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4284 {
4285         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4286         mod_zb.zb_blkid++;
4287         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4288
4289         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4290         if (dnp == NULL)
4291                 return (B_FALSE);
4292
4293         /*
4294          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4295          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4296          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4297          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4298          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4299          *
4300          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4301          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4302          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4303          * always 1, so the math works out.
4304          *
4305          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4306          * to make sure that this code still works afterwards.
4307          */
4308         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4309             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4310             last_block) <= 0);
4311 }