]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Adjust ENA driver to the new ena-com
[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         abd_put(zio->io_abd);
2323 }
2324
2325 static zio_t *
2326 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2327 {
2328         spa_t *spa = pio->io_spa;
2329         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2330         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2331         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2332         zio_t *zio;
2333         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2334         zio_gbh_phys_t *gbh;
2335         abd_t *gbh_abd;
2336         uint64_t txg = pio->io_txg;
2337         uint64_t resid = pio->io_size;
2338         uint64_t lsize;
2339         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2340         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2341         zio_prop_t zp;
2342         int error;
2343
2344         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2345         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2346                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2347                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2348
2349                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2350                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2351                     pio));
2352
2353                 /*
2354                  * The logical zio has already placed a reservation for
2355                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2356                  * additional copies. These additional copies
2357                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2358                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2359                  * additional reservations for gang blocks.
2360                  */
2361                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2362                     pio->io_allocator, pio, flags));
2363         }
2364
2365         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2366             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2367             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2368         if (error) {
2369                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2370                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2371                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2372
2373                         /*
2374                          * If we failed to allocate the gang block header then
2375                          * we remove any additional allocation reservations that
2376                          * we placed here. The original reservation will
2377                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2378                          * stage.
2379                          */
2380                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2381                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2382                 }
2383                 pio->io_error = error;
2384                 return (pio);
2385         }
2386
2387         if (pio == gio) {
2388                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2389         } else {
2390                 gnpp = pio->io_private;
2391                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2392         }
2393
2394         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2395         gbh = gn->gn_gbh;
2396         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2397         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2398
2399         /*
2400          * Create the gang header.
2401          */
2402         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2403             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2404             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2405
2406         /*
2407          * Create and nowait the gang children.
2408          */
2409         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2410                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2411                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2412                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2413
2414                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2415                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2416                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2417                 zp.zp_level = 0;
2418                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2419                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2420                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2421                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2422
2423                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2424                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2425                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2426                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2427                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2428
2429                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2430                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2431                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2432
2433                         /*
2434                          * Gang children won't throttle but we should
2435                          * account for their work, so reserve an allocation
2436                          * slot for them here.
2437                          */
2438                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2439                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2440                 }
2441                 zio_nowait(cio);
2442         }
2443
2444         /*
2445          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2446          */
2447         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2448
2449         zio_nowait(zio);
2450
2451         return (pio);
2452 }
2453
2454 /*
2455  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2456  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2457  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2458  * mutually exclusive with dedup.
2459  *
2460  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2461  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2462  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2463  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2464  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2465  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2466  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2467  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2468  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2469  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2470  * themselves remain secret.
2471  */
2472 static zio_t *
2473 zio_nop_write(zio_t *zio)
2474 {
2475         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2476         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2477         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2478
2479         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2480         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2481         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2482         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2483         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2484         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2485
2486         /*
2487          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2488          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2489          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2490          * allocate a new bp.
2491          */
2492         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2493             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2494             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2495             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2496             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2497             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2498             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2499                 return (zio);
2500
2501         /*
2502          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2503          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2504          */
2505         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2506                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2507                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2508                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2509                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2510                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2511                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2512                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2513
2514                 *bp = *bp_orig;
2515                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2516                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2517         }
2518
2519         return (zio);
2520 }
2521
2522 /*
2523  * ==========================================================================
2524  * Dedup
2525  * ==========================================================================
2526  */
2527 static void
2528 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2529 {
2530         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2531         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2532         ddt_phys_t *ddp;
2533         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2534
2535         mutex_enter(&pio->io_lock);
2536         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2537         if (zio->io_error == 0)
2538                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2539
2540         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2541                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2542         else
2543                 abd_free(zio->io_abd);
2544         mutex_exit(&pio->io_lock);
2545 }
2546
2547 static zio_t *
2548 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2549 {
2550         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2551
2552         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2553         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2554         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2555
2556         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2557                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2558                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2559                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2560                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2561                 blkptr_t blk;
2562
2563                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2564                 zio->io_vsd = dde;
2565
2566                 if (ddp_self == NULL)
2567                         return (zio);
2568
2569                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2570                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2571                                 continue;
2572                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2573                             &blk);
2574                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2575                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2576                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2577                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2578                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2579                 }
2580                 return (zio);
2581         }
2582
2583         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2584             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2585             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2586
2587         return (zio);
2588 }
2589
2590 static zio_t *
2591 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2592 {
2593         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2594
2595         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2596                 return (NULL);
2597         }
2598
2599         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2600         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2601         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2602
2603         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2604                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2605                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2606                 if (ddt == NULL) {
2607                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2608                         return (zio);
2609                 }
2610                 if (dde == NULL) {
2611                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2612                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2613                         return (NULL);
2614                 }
2615                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2616                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2617                             zio->io_size);
2618                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2619                 }
2620                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2621                 zio->io_vsd = NULL;
2622         }
2623
2624         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2625
2626         return (zio);
2627 }
2628
2629 static boolean_t
2630 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2631 {
2632         spa_t *spa = zio->io_spa;
2633         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2634
2635         /* We should never get a raw, override zio */
2636         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2637
2638         /*
2639          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2640          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2641          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2642          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2643          */
2644         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2645                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2646
2647                 if (lio != NULL) {
2648                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2649                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2650                             zio->io_orig_size) != 0);
2651                 }
2652         }
2653
2654         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2655                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2656
2657                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2658                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2659                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2660                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2661                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2662                         int error;
2663
2664                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2665
2666                         ddt_exit(ddt);
2667
2668                         /*
2669                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2670                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2671                          * don't want to look at any transformations that have
2672                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2673                          * data will actually be the same in io_abd and
2674                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2675                          * a raw ARC read.
2676                          */
2677                         if (do_raw) {
2678                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2679                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2680                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2681                                     zio->io_size));
2682                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2683                         }
2684
2685                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2686                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2687                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2688
2689                         if (error == 0) {
2690                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2691                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2692                                     zio->io_orig_size) != 0)
2693                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2694                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2695                         }
2696
2697                         ddt_enter(ddt);
2698                         return (error != 0);
2699                 }
2700         }
2701
2702         return (B_FALSE);
2703 }
2704
2705 static void
2706 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2707 {
2708         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2709         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2710         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2711         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2712         zio_t *pio;
2713
2714         if (zio->io_error)
2715                 return;
2716
2717         ddt_enter(ddt);
2718
2719         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2720
2721         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2722
2723         zio_link_t *zl = NULL;
2724         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2725                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2726
2727         ddt_exit(ddt);
2728 }
2729
2730 static void
2731 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2732 {
2733         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2734         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2735         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2736         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2737
2738         ddt_enter(ddt);
2739
2740         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2741         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2742         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2743
2744         if (zio->io_error == 0) {
2745                 zio_link_t *zl = NULL;
2746                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2747                         ddt_phys_addref(ddp);
2748         } else {
2749                 ddt_phys_clear(ddp);
2750         }
2751
2752         ddt_exit(ddt);
2753 }
2754
2755 static void
2756 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2757 {
2758         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2759         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2760         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2761         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2762         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2763         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2764         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2765
2766         ddt_enter(ddt);
2767
2768         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2769         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2770         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2771
2772         if (zio->io_error == 0) {
2773                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2774                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2775                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2776                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2777                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2778                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2779         }
2780
2781         ddt_exit(ddt);
2782 }
2783
2784 static zio_t *
2785 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2786 {
2787         spa_t *spa = zio->io_spa;
2788         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2789         uint64_t txg = zio->io_txg;
2790         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2791         int p = zp->zp_copies;
2792         int ditto_copies;
2793         zio_t *cio = NULL;
2794         zio_t *dio = NULL;
2795         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2796         ddt_entry_t *dde;
2797         ddt_phys_t *ddp;
2798
2799         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2800         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2801         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2802         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2803
2804         ddt_enter(ddt);
2805         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2806         ddp = &dde->dde_phys[p];
2807
2808         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2809                 /*
2810                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2811                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2812                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2813                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2814                  */
2815                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2816                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2817                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2818                         zio_pop_transforms(zio);
2819                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2820                         BP_ZERO(bp);
2821                 } else {
2822                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2823                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2824                 }
2825                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2826                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2827                 ddt_exit(ddt);
2828                 return (zio);
2829         }
2830
2831         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2832         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2833
2834         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2835             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2836                 zio_prop_t czp = *zp;
2837
2838                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2839
2840                 /*
2841                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2842                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2843                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2844                  * This is safe, because using the override bp is just an
2845                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2846                  */
2847                 if (zio->io_bp_override) {
2848                         zio_pop_transforms(zio);
2849                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2850                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2851                         zio->io_bp_override = NULL;
2852                         BP_ZERO(bp);
2853                         ddt_exit(ddt);
2854                         return (zio);
2855                 }
2856
2857                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2858                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2859                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2860                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2861
2862                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2863                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2864         }
2865
2866         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2867                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2868                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2869                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2870                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2871                 else
2872                         ddt_phys_addref(ddp);
2873         } else if (zio->io_bp_override) {
2874                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2875                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2876                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2877                 ddt_phys_addref(ddp);
2878         } else {
2879                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2880                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2881                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2882                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2883                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2884
2885                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2886                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2887         }
2888
2889         ddt_exit(ddt);
2890
2891         if (cio)
2892                 zio_nowait(cio);
2893         if (dio)
2894                 zio_nowait(dio);
2895
2896         return (zio);
2897 }
2898
2899 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2900
2901 static zio_t *
2902 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2903 {
2904         spa_t *spa = zio->io_spa;
2905         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2906         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2907         ddt_entry_t *dde;
2908         ddt_phys_t *ddp;
2909
2910         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2911         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2912
2913         ddt_enter(ddt);
2914         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2915         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2916         ddt_phys_decref(ddp);
2917         ddt_exit(ddt);
2918
2919         return (zio);
2920 }
2921
2922 /*
2923  * ==========================================================================
2924  * Allocate and free blocks
2925  * ==========================================================================
2926  */
2927
2928 static zio_t *
2929 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
2930 {
2931         zio_t *zio;
2932
2933         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
2934
2935         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
2936         if (zio == NULL)
2937                 return (NULL);
2938
2939         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2940
2941         /*
2942          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2943          * reserve then we throttle.
2944          */
2945         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
2946         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2947             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
2948                 return (NULL);
2949         }
2950
2951         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
2952         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2953
2954         return (zio);
2955 }
2956
2957 static zio_t *
2958 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2959 {
2960         spa_t *spa = zio->io_spa;
2961         zio_t *nio;
2962
2963         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2964             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2965             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2966             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2967                 return (zio);
2968         }
2969
2970         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2971
2972         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2973         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2974
2975         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
2976         /*
2977          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
2978          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
2979          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
2980          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
2981          * level, and region to accomplish both of these goals.
2982          */
2983         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
2984             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
2985         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2986
2987         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2988         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
2989
2990         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa, zio->io_allocator);
2991         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
2992
2993         return (nio);
2994 }
2995
2996 void
2997 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
2998 {
2999         zio_t *zio;
3000
3001         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3002         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3003         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3004         if (zio == NULL)
3005                 return;
3006
3007         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3008         ASSERT0(zio->io_error);
3009         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3010 }
3011
3012 static zio_t *
3013 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3014 {
3015         spa_t *spa = zio->io_spa;
3016         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3017         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3018         int error;
3019         int flags = 0;
3020
3021         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3022                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3023                 zio->io_gang_leader = zio;
3024         }
3025
3026         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3027         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3028         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3029         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3030         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3031
3032         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3033                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3034         }
3035         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
3036                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3037         }
3038         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
3039                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3040         }
3041
3042         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3043             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3044             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3045
3046         if (error != 0) {
3047                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3048                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3049                     error);
3050                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3051                         return (zio_write_gang_block(zio));
3052                 zio->io_error = error;
3053         }
3054
3055         return (zio);
3056 }
3057
3058 static zio_t *
3059 zio_dva_free(zio_t *zio)
3060 {
3061         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3062
3063         return (zio);
3064 }
3065
3066 static zio_t *
3067 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3068 {
3069         int error;
3070
3071         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3072         if (error)
3073                 zio->io_error = error;
3074
3075         return (zio);
3076 }
3077
3078 /*
3079  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3080  * and we want to give back the block we just allocated.
3081  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3082  */
3083 static void
3084 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3085 {
3086         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3087         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3088
3089         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3090                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3091
3092         if (gn != NULL) {
3093                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3094                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3095                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3096                 }
3097         }
3098 }
3099
3100 /*
3101  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3102  */
3103 int
3104 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t objset, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3105     blkptr_t *old_bp, uint64_t size, boolean_t *slog)
3106 {
3107         int error = 1;
3108         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3109
3110         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3111
3112         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3113         /*
3114          * When allocating a zil block, we don't have information about
3115          * the final destination of the block except the objset it's part
3116          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3117          * some parallelism.
3118          */
3119         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3120             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL,
3121             cityhash4(0, 0, 0, objset) % spa->spa_alloc_count);
3122         if (error == 0) {
3123                 *slog = TRUE;
3124         } else {
3125                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3126                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3127                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0, objset) %
3128                     spa->spa_alloc_count);
3129                 if (error == 0)
3130                         *slog = FALSE;
3131         }
3132         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3133
3134         if (error == 0) {
3135                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3136                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3137                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3138                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3139                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3140                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3141                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3142                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3143                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3144                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3145         } else {
3146                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3147                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3148         }
3149
3150         return (error);
3151 }
3152
3153 /*
3154  * ==========================================================================
3155  * Read, write and delete to physical devices
3156  * ==========================================================================
3157  */
3158
3159
3160 /*
3161  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3162  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3163  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3164  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3165  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3166  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3167  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3168  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3169  */
3170 static zio_t *
3171 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3172 {
3173         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3174         uint64_t align;
3175         spa_t *spa = zio->io_spa;
3176         int ret;
3177
3178         ASSERT(zio->io_error == 0);
3179         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3180
3181         if (vd == NULL) {
3182                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3183                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3184
3185                 /*
3186                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3187                  */
3188                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3189                 return (NULL);
3190         }
3191
3192         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3193             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3194                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3195                 return (zio);
3196         }
3197
3198         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3199         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3200                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3201
3202                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3203                         /*
3204                          * Note: the code can handle other kinds of writes,
3205                          * but we don't expect them.
3206                          */
3207                         ASSERT(zio->io_flags &
3208                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3209                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3210                 }
3211         }
3212
3213         /*
3214          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3215          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3216          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3217          * characteristics:
3218          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3219          *      - any reads of user data
3220          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3221          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3222          */
3223         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3224             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3225             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3226             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3227                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3228                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3229                 if (old != new)
3230                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3231         }
3232         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3233
3234         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3235             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3236                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3237                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3238                 abd_t *abuf = NULL;
3239                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3240                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3241                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3242                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3243                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3244                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3245                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3246                 }
3247                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3248                     zio_subblock);
3249         }
3250
3251         /*
3252          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3253          * before proceeding.
3254          */
3255         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3256                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3257                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3258         } else {
3259                 /*
3260                  * For the physical io we allow alignment
3261                  * to a logical block size.
3262                  */
3263                 uint64_t log_align =
3264                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3265                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3266                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3267         }
3268
3269         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3270
3271         /*
3272          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3273          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3274          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3275          * This prevents spurious resilvering.
3276          *
3277          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3278          * resilver i/os:
3279          *
3280          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3281          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3282          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3283          * DTLs.
3284          *
3285          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3286          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3287          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3288          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3289          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3290          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3291          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3292          * as we work our way down the vdev tree.
3293          *
3294          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3295          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3296          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3297          *
3298          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3299          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3300          * will be properly bypassed instead.
3301          */
3302         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3303             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3304             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3305             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3306             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3307                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3308                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3309                 return (zio);
3310         }
3311
3312         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3313                 switch (zio->io_type) {
3314                 case ZIO_TYPE_READ:
3315                         if (vdev_cache_read(zio))
3316                                 return (zio);
3317                         /* FALLTHROUGH */
3318                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3319                 case ZIO_TYPE_FREE:
3320                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3321                                 return (NULL);
3322
3323                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3324                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3325                                 zio_interrupt(zio);
3326                                 return (NULL);
3327                         }
3328                         break;
3329                 }
3330                 /*
3331                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3332                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3333                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3334                  */
3335                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3336                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3337                     !trim_map_write_start(zio))
3338                         return (NULL);
3339         }
3340
3341         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3342         return (NULL);
3343 }
3344
3345 static zio_t *
3346 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3347 {
3348         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3349         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3350         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3351
3352         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3353                 return (NULL);
3354         }
3355
3356         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3357             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3358
3359         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3360             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3361             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3362
3363                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3364                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3365                         trim_map_write_done(zio);
3366
3367                 vdev_queue_io_done(zio);
3368
3369                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3370                         vdev_cache_write(zio);
3371
3372                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3373                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3374                             zio, EIO);
3375
3376                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3377                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3378
3379                 if (zio->io_error) {
3380                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3381                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3382                                 /* Not all devices support TRIM. */
3383                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3384                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3385                         } else {
3386                                 unexpected_error = B_TRUE;
3387                         }
3388                 }
3389         }
3390
3391         ops->vdev_op_io_done(zio);
3392
3393         if (unexpected_error)
3394                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3395
3396         return (zio);
3397 }
3398
3399 /*
3400  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3401  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3402  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3403  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3404  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3405  */
3406 void
3407 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3408 {
3409         zio_t *cio, *cio_next;
3410         zio_link_t *zl = NULL;
3411
3412         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3413
3414         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3415                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3416         } else {
3417                 pio->io_priority = priority;
3418         }
3419
3420         mutex_enter(&pio->io_lock);
3421         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3422                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3423                 zio_change_priority(cio, priority);
3424         }
3425         mutex_exit(&pio->io_lock);
3426 }
3427
3428 /*
3429  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3430  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3431  */
3432 static void
3433 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3434     const void *good_buf)
3435 {
3436         /* no processing needed */
3437         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3438 }
3439
3440 /*ARGSUSED*/
3441 void
3442 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3443 {
3444         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3445
3446         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3447
3448         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3449         zcr->zcr_cbdata = buf;
3450         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3451         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3452 }
3453
3454 static zio_t *
3455 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3456 {
3457         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3458
3459         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3460                 return (NULL);
3461         }
3462
3463         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3464                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3465
3466         if (zio->io_vsd != NULL) {
3467                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3468                 zio->io_vsd = NULL;
3469         }
3470
3471         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3472                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3473
3474         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3475             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3476                 switch (zio->io_error) {
3477                 case 0:
3478                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3479                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3480                         break;
3481                 case EOPNOTSUPP:
3482                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3483                         break;
3484                 default:
3485                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3486                         break;
3487                 }
3488         }
3489
3490         /*
3491          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3492          *
3493          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3494          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3495          */
3496         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3497             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3498                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3499                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3500                 zio->io_error = 0;
3501                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3502                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3503                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3504                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3505                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3506                 return (NULL);
3507         }
3508
3509         /*
3510          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3511          * if the device is not accessible at all.
3512          */
3513         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3514             !vdev_accessible(vd, zio))
3515                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3516
3517         /*
3518          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3519          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3520          */
3521         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3522             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3523                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3524         }
3525
3526         /*
3527          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3528          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3529          * that we don't bother with it in the future.
3530          */
3531         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3532             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3533             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3534                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3535
3536         if (zio->io_error)
3537                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3538
3539         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3540             zio->io_physdone != NULL) {
3541                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3542                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3543                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3544         }
3545
3546         return (zio);
3547 }
3548
3549 void
3550 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3551 {
3552         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3553         ASSERT(zio->io_error == 0);
3554
3555         zio->io_stage >>= 1;
3556 }
3557
3558 void
3559 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3560 {
3561         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3562
3563         zio->io_stage >>= 1;
3564 }
3565
3566 void
3567 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3568 {
3569         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3570         ASSERT(zio->io_error == 0);
3571
3572         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3573         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3574 }
3575
3576 /*
3577  * ==========================================================================
3578  * Generate and verify checksums
3579  * ==========================================================================
3580  */
3581 static zio_t *
3582 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3583 {
3584         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3585         enum zio_checksum checksum;
3586
3587         if (bp == NULL) {
3588                 /*
3589                  * This is zio_write_phys().
3590                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3591                  */
3592                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3593
3594                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3595                         return (zio);
3596
3597                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3598         } else {
3599                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3600                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3601                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3602                 } else {
3603                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3604                 }
3605         }
3606
3607         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3608
3609         return (zio);
3610 }
3611
3612 static zio_t *
3613 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3614 {
3615         zio_bad_cksum_t info;
3616         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3617         int error;
3618
3619         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3620
3621         if (bp == NULL) {
3622                 /*
3623                  * This is zio_read_phys().
3624                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3625                  */
3626                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3627                         return (zio);
3628
3629                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3630         }
3631
3632         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3633                 zio->io_error = error;
3634                 if (error == ECKSUM &&
3635                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3636                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3637                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3638                             zio->io_size, NULL, &info);
3639                 }
3640         }
3641
3642         return (zio);
3643 }
3644
3645 /*
3646  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3647  */
3648 void
3649 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3650 {
3651         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3652 }
3653
3654 /*
3655  * ==========================================================================
3656  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3657  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3658  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3659  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3660  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3661  * ==========================================================================
3662  */
3663 int
3664 zio_worst_error(int e1, int e2)
3665 {
3666         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3667         int r1, r2;
3668
3669         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3670                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3671                         break;
3672
3673         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3674                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3675                         break;
3676
3677         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3678 }
3679
3680 /*
3681  * ==========================================================================
3682  * I/O completion
3683  * ==========================================================================
3684  */
3685 static zio_t *
3686 zio_ready(zio_t *zio)
3687 {
3688         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3689         zio_t *pio, *pio_next;
3690         zio_link_t *zl = NULL;
3691
3692         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3693             ZIO_WAIT_READY)) {
3694                 return (NULL);
3695         }
3696
3697         if (zio->io_ready) {
3698                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3699                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3700                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3701                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3702
3703                 zio->io_ready(zio);
3704         }
3705
3706         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3707                 zio->io_bp_copy = *bp;
3708
3709         if (zio->io_error != 0) {
3710                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3711
3712                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3713                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3714                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3715                         /*
3716                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3717                          * issue the next I/O to allocate.
3718                          */
3719                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3720                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3721                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3722                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
3723                 }
3724         }
3725
3726         mutex_enter(&zio->io_lock);
3727         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3728         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3729         mutex_exit(&zio->io_lock);
3730
3731         /*
3732          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3733          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3734          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3735          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3736          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3737          */
3738         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3739                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3740                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
3741         }
3742
3743         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3744                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3745                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3746                 } else {
3747                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3748                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3749                 }
3750         }
3751
3752         if (zio_injection_enabled &&
3753             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3754                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3755
3756         return (zio);
3757 }
3758
3759 /*
3760  * Update the allocation throttle accounting.
3761  */
3762 static void
3763 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3764 {
3765         zio_t *lio = zio->io_logical;
3766         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3767         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3768         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3769
3770         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3771         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3772         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3773         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3774         ASSERT(vd != NULL);
3775         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3776         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3777         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3778         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3779         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3780
3781         /*
3782          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3783          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3784          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3785          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3786          * it here.
3787          */
3788         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3789                 /*
3790                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3791                  * would have been the one that performed the allocation.
3792                  */
3793                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3794                         pio = zio_unique_parent(pio);
3795                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3796         }
3797
3798         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3799         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3800         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3801         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3802         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3803
3804         mutex_enter(&pio->io_lock);
3805         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
3806             pio->io_allocator, B_TRUE);
3807         mutex_exit(&pio->io_lock);
3808
3809         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3810             1, pio->io_allocator, pio);
3811
3812         /*
3813          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3814          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3815          * dispatched to another taskq thread.
3816          */
3817         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
3818 }
3819
3820 static zio_t *
3821 zio_done(zio_t *zio)
3822 {
3823         spa_t *spa = zio->io_spa;
3824         zio_t *lio = zio->io_logical;
3825         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3826         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3827         uint64_t psize = zio->io_size;
3828         zio_t *pio, *pio_next;
3829         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3830         zio_link_t *zl = NULL;
3831
3832         /*
3833          * If our children haven't all completed,
3834          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3835          */
3836         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3837                 return (NULL);
3838         }
3839
3840         /*
3841          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3842          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3843          * write. We must do this since the allocation is performed
3844          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3845          */
3846         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3847             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3848                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3849                 zio_dva_throttle_done(zio);
3850         }
3851
3852         /*
3853          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3854          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3855          */
3856         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3857                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3858                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3859                 ASSERT(bp != NULL);
3860                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio,
3861                     zio->io_allocator);
3862                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
3863                     zio));
3864         }
3865
3866         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3867                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3868                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3869
3870         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3871                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3872                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3873                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3874                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3875                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3876                     zio->io_bp_override == NULL &&
3877                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3878                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3879                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3880                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3881                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3882                 }
3883                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3884                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3885         }
3886
3887         /*
3888          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3889          */
3890         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3891         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3892         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3893
3894         /*
3895          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3896          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3897          */
3898         if (zio->io_error == 0) {
3899                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3900                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3901                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3902                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3903                         char *abuf = NULL;
3904                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3905
3906                         if (asize != psize) {
3907                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3908                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3909                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3910                         }
3911
3912                         if (adata != NULL)
3913                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3914
3915                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3916                         zcr->zcr_next = NULL;
3917                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3918                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3919
3920                         if (adata != NULL)
3921                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3922
3923                         if (asize != psize)
3924                                 abd_free(adata);
3925                 }
3926         }
3927
3928         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3929
3930         vdev_stat_update(zio, psize);
3931
3932         if (zio->io_error) {
3933                 /*
3934                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3935                  * generate an error message describing the I/O failure
3936                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3937                  * device is currently unavailable.
3938                  */
3939                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3940                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3941
3942                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3943                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3944                     zio == lio) {
3945                         /*
3946                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3947                          * error and generate a logical data ereport.
3948                          */
3949                         spa_log_error(spa, zio);
3950                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3951                             0, 0);
3952                 }
3953         }
3954
3955         if (zio->io_error && zio == lio) {
3956                 /*
3957                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3958                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3959                  */
3960                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3961                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3962
3963                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3964                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3965                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3966                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3967                         else
3968                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3969                 }
3970
3971                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3972                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3973                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3974                     zio->io_error == ENXIO &&
3975                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3976                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3977                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3978
3979                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3980                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3981
3982                 /*
3983                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3984                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3985                  * based on checksums.  It also might be a good place
3986                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3987                  * processing.
3988                  */
3989         }
3990
3991         /*
3992          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3993          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3994          * errors with errors that happened to the zio itself when
3995          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3996          */
3997         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3998
3999         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4000             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4001             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4002                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
4003
4004         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4005
4006         /*
4007          * Godfather I/Os should never suspend.
4008          */
4009         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4010             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4011                 zio->io_reexecute = 0;
4012
4013         if (zio->io_reexecute) {
4014                 /*
4015                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4016                  *
4017                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4018                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4019                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4020                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4021                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4022                  *
4023                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4024                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4025                  * parents not executing until children are ready.
4026                  */
4027                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4028
4029                 zio->io_gang_leader = NULL;
4030
4031                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4032                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4033                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4034
4035                 /*
4036                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4037                  * not a true parent to them. It will track them through
4038                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4039                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4040                  * I/O to return status without blocking.
4041                  */
4042                 zl = NULL;
4043                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4044                     pio = pio_next) {
4045                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4046                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4047
4048                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4049                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4050                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4051                                 /*
4052                                  * This is a rare code path, so we don't
4053                                  * bother with "next_to_execute".
4054                                  */
4055                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4056                                     NULL);
4057                         }
4058                 }
4059
4060                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4061                         /*
4062                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4063                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4064                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4065                          */
4066                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4067                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4068                         /*
4069                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4070                          * "next_to_execute".
4071                          */
4072                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4073                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4074                         /*
4075                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4076                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4077                          */
4078                         zio_suspend(spa, zio);
4079                 } else {
4080                         /*
4081                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4082                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4083                          */
4084 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4085                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4086 #else
4087                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4088 #endif
4089                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4090                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4091                             0, &zio->io_tqent);
4092                 }
4093                 return (NULL);
4094         }
4095
4096         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4097         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4098         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4099
4100         /*
4101          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4102          */
4103         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4104                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4105                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4106                 zcr->zcr_next = NULL;
4107                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4108                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4109         }
4110
4111         /*
4112          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4113          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4114          * such, cannot acquire any new parents.
4115          */
4116         if (zio->io_done)
4117                 zio->io_done(zio);
4118
4119         mutex_enter(&zio->io_lock);
4120         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4121         mutex_exit(&zio->io_lock);
4122
4123         /*
4124          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4125          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4126          */
4127         zio_t *next_to_execute = NULL;
4128         zl = NULL;
4129         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4130                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4131                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4132                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4133                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4134         }
4135
4136         if (zio->io_waiter != NULL) {
4137                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4138                 zio->io_executor = NULL;
4139                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4140                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4141         } else {
4142                 zio_destroy(zio);
4143         }
4144
4145         return (next_to_execute);
4146 }
4147
4148 /*
4149  * ==========================================================================
4150  * I/O pipeline definition
4151  * ==========================================================================
4152  */
4153 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4154         NULL,
4155         zio_read_bp_init,
4156         zio_write_bp_init,
4157         zio_free_bp_init,
4158         zio_issue_async,
4159         zio_write_compress,
4160         zio_checksum_generate,
4161         zio_nop_write,
4162         zio_ddt_read_start,
4163         zio_ddt_read_done,
4164         zio_ddt_write,
4165         zio_ddt_free,
4166         zio_gang_assemble,
4167         zio_gang_issue,
4168         zio_dva_throttle,
4169         zio_dva_allocate,
4170         zio_dva_free,
4171         zio_dva_claim,
4172         zio_ready,
4173         zio_vdev_io_start,
4174         zio_vdev_io_done,
4175         zio_vdev_io_assess,
4176         zio_checksum_verify,
4177         zio_done
4178 };
4179
4180
4181
4182
4183 /*
4184  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4185  * pre-order traversal of the object tree.
4186  *
4187  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4188  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4189  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4190  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4191  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4192  * non-meta-dnode bookmarks.
4193  *
4194  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4195  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4196  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4197  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4198  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4199  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4200  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4201  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4202  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4203  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4204  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4205  */
4206 int
4207 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4208     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4209 {
4210         /*
4211          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4212          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4213          * normal-object equivalents.
4214          */
4215         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4216         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4217         uint64_t zb1level, zb2level;
4218
4219         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4220             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4221             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4222                 return (0);
4223
4224         /*
4225          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4226          */
4227         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4228         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4229
4230         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4231                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4232                 zb1L0 = 0;
4233                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4234         } else {
4235                 zb1obj = zb1->zb_object;
4236                 zb1level = zb1->zb_level;
4237         }
4238
4239         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4240                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4241                 zb2L0 = 0;
4242                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4243         } else {
4244                 zb2obj = zb2->zb_object;
4245                 zb2level = zb2->zb_level;
4246         }
4247
4248         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4249         if (zb1obj != zb2obj)
4250                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4251         else if (zb1L0 != zb2L0)
4252                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4253         else if (zb1level != zb2level)
4254                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4255         /*
4256          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4257          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4258          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4259          */
4260         return (0);
4261 }
4262
4263 /*
4264  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4265  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4266  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4267  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4268  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4269  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4270  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4271  *  visited.
4272  */
4273 boolean_t
4274 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4275     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4276 {
4277         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4278         mod_zb.zb_blkid++;
4279         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4280
4281         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4282         if (dnp == NULL)
4283                 return (B_FALSE);
4284
4285         /*
4286          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4287          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4288          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4289          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4290          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4291          *
4292          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4293          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4294          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4295          * always 1, so the math works out.
4296          *
4297          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4298          * to make sure that this code still works afterwards.
4299          */
4300         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4301             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4302             last_block) <= 0);
4303 }