]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV: r336485
[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, 2017 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
48 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
49 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
50 #if defined(__amd64__)
51 static int zio_use_uma = 1;
52 #else
53 static int zio_use_uma = 0;
54 #endif
55 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
56     "Use uma(9) for ZIO allocations");
57 static int zio_exclude_metadata = 0;
58 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
59     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
60
61 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
62         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
64         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of successful TRIM requests" },
66         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
67           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
68         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
69           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
70 };
71
72 static kstat_t *zio_trim_ksp;
73
74 /*
75  * ==========================================================================
76  * I/O type descriptions
77  * ==========================================================================
78  */
79 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
80         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
81         "zio_ioctl"
82 };
83
84 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
85 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
86     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
87
88 /*
89  * ==========================================================================
90  * I/O kmem caches
91  * ==========================================================================
92  */
93 kmem_cache_t *zio_cache;
94 kmem_cache_t *zio_link_cache;
95 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
96 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
97
98 #ifdef _KERNEL
99 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
100 #endif
101
102 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
103 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
104
105 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
106         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
107 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
108 /*
109  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
110  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
111  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
112  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
113  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
114  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
115  * enough analysis has been done to determine optimal values.
116  *
117  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
118  * regular blocks are not deferred.
119  */
120 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
121 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
122     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
123 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
126 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
127 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
128     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
129
130 /*
131  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
132  * stage set or will have it later in its lifetime.
133  */
134 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
135
136 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
137
138 #ifdef illumos
139 #ifdef ZFS_DEBUG
140 int zio_buf_debug_limit = 16384;
141 #else
142 int zio_buf_debug_limit = 0;
143 #endif
144 #endif
145
146 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
147
148 void
149 zio_init(void)
150 {
151         size_t c;
152         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
153             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
155             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
156         if (!zio_use_uma)
157                 goto out;
158
159         /*
160          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
161          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
162          * for each quarter-power of 2.
163          */
164         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
165                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
166                 size_t p2 = size;
167                 size_t align = 0;
168                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
169
170                 while (!ISP2(p2))
171                         p2 &= p2 - 1;
172
173 #ifdef illumos
174 #ifndef _KERNEL
175                 /*
176                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
177                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
178                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
179                  * page with a watched buffer.
180                  */
181                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
182                         continue;
183 #endif
184 #endif /* illumos */
185                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
186                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
187                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
188                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
189                 }
190
191                 if (align != 0) {
192                         char name[36];
193                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
194                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
195                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
196
197                         /*
198                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
199                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
200                          * stored with the buffers.
201                          */
202                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
203                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
204                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
205                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
206                 }
207         }
208
209         while (--c != 0) {
210                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
211                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
212                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
213
214                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
215                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
216                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
217         }
218 out:
219
220         zio_inject_init();
221
222         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
223             KSTAT_TYPE_NAMED,
224             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
225             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
226
227         if (zio_trim_ksp != NULL) {
228                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
229                 kstat_install(zio_trim_ksp);
230         }
231 }
232
233 void
234 zio_fini(void)
235 {
236         size_t c;
237         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
238         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
239
240         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
241                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
242                         last_cache = zio_buf_cache[c];
243                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
244                 }
245                 zio_buf_cache[c] = NULL;
246
247                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
248                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
249                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
250                 }
251                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
252         }
253
254         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
255         kmem_cache_destroy(zio_cache);
256
257         zio_inject_fini();
258
259         if (zio_trim_ksp != NULL) {
260                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
261                 zio_trim_ksp = NULL;
262         }
263 }
264
265 /*
266  * ==========================================================================
267  * Allocate and free I/O buffers
268  * ==========================================================================
269  */
270
271 /*
272  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
273  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
274  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
275  * excess / transient data in-core during a crashdump.
276  */
277 void *
278 zio_buf_alloc(size_t size)
279 {
280         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
281         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
282
283         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
284
285         if (zio_use_uma)
286                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
287         else
288                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
289 }
290
291 /*
292  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
293  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
294  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
295  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
296  */
297 void *
298 zio_data_buf_alloc(size_t size)
299 {
300         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
301
302         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
303
304         if (zio_use_uma)
305                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
306         else
307                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
308 }
309
310 void
311 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
312 {
313         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
314
315         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
316
317         if (zio_use_uma)
318                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
319         else
320                 kmem_free(buf, size);
321 }
322
323 void
324 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
325 {
326         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
327
328         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
329
330         if (zio_use_uma)
331                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
332         else
333                 kmem_free(buf, size);
334 }
335
336 /*
337  * ==========================================================================
338  * Push and pop I/O transform buffers
339  * ==========================================================================
340  */
341 void
342 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
343     zio_transform_func_t *transform)
344 {
345         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
346
347         /*
348          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
349          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
350          */
351 #ifdef illumos
352         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
353 #else
354         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
355             abd_is_linear(data));
356 #endif
357
358         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
359         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
360         zt->zt_bufsize = bufsize;
361         zt->zt_transform = transform;
362
363         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
364         zio->io_transform_stack = zt;
365
366         zio->io_abd = data;
367         zio->io_size = size;
368 }
369
370 void
371 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
372 {
373         zio_transform_t *zt;
374
375         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
376                 if (zt->zt_transform != NULL)
377                         zt->zt_transform(zio,
378                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
379
380                 if (zt->zt_bufsize != 0)
381                         abd_free(zio->io_abd);
382
383                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
384                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
385                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
386
387                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
388         }
389 }
390
391 /*
392  * ==========================================================================
393  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
394  * ==========================================================================
395  */
396 static void
397 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
398 {
399         ASSERT(zio->io_size > size);
400
401         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
402                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
403 }
404
405 static void
406 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
407 {
408         if (zio->io_error == 0) {
409                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
410                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
411                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
412                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
413
414                 if (ret != 0)
415                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
416         }
417 }
418
419 /*
420  * ==========================================================================
421  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
422  * ==========================================================================
423  */
424 zio_t *
425 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
426 {
427         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
428
429         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
430         if (*zl == NULL)
431                 return (NULL);
432
433         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
434         return ((*zl)->zl_parent);
435 }
436
437 zio_t *
438 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
439 {
440         list_t *cl = &pio->io_child_list;
441
442         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
443
444         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
445         if (*zl == NULL)
446                 return (NULL);
447
448         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
449         return ((*zl)->zl_child);
450 }
451
452 zio_t *
453 zio_unique_parent(zio_t *cio)
454 {
455         zio_link_t *zl = NULL;
456         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
457
458         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
459         return (pio);
460 }
461
462 void
463 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
464 {
465         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
466
467         /*
468          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
469          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
470          * Vdev I/Os can only have vdev children.
471          * The following ASSERT captures all of these constraints.
472          */
473         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
474
475         zl->zl_parent = pio;
476         zl->zl_child = cio;
477
478         mutex_enter(&pio->io_lock);
479         mutex_enter(&cio->io_lock);
480
481         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
482
483         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
484                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
485
486         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
487         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
488
489         pio->io_child_count++;
490         cio->io_parent_count++;
491
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493         mutex_exit(&pio->io_lock);
494 }
495
496 static void
497 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
498 {
499         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
500         ASSERT(zl->zl_child == cio);
501
502         mutex_enter(&pio->io_lock);
503         mutex_enter(&cio->io_lock);
504
505         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
506         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
507
508         pio->io_child_count--;
509         cio->io_parent_count--;
510
511         mutex_exit(&cio->io_lock);
512         mutex_exit(&pio->io_lock);
513         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
514 }
515
516 static boolean_t
517 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
518 {
519         boolean_t waiting = B_FALSE;
520
521         mutex_enter(&zio->io_lock);
522         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
523         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
524                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
525                         continue;
526
527                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
528                 if (*countp != 0) {
529                         zio->io_stage >>= 1;
530                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
531                         zio->io_stall = countp;
532                         waiting = B_TRUE;
533                         break;
534                 }
535         }
536         mutex_exit(&zio->io_lock);
537         return (waiting);
538 }
539
540 static void
541 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
542 {
543         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
544         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
545
546         mutex_enter(&pio->io_lock);
547         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
548                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
549         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
550         ASSERT3U(*countp, >, 0);
551
552         (*countp)--;
553
554         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
555                 zio_taskq_type_t type =
556                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
557                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
558                 pio->io_stall = NULL;
559                 mutex_exit(&pio->io_lock);
560                 /*
561                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
562                  * the child can continue to make progress. This also
563                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
564                  * parent-child relationships.
565                  */
566                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
567         } else {
568                 mutex_exit(&pio->io_lock);
569         }
570 }
571
572 static void
573 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
574 {
575         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
576                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
577 }
578
579 int
580 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
581 {
582         const zio_t *z1 = x1;
583         const zio_t *z2 = x2;
584
585         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
586                 return (-1);
587         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
588                 return (1);
589
590         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
591                 return (-1);
592         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
593                 return (1);
594
595         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
596                 return (-1);
597         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
598                 return (1);
599
600         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
601                 return (-1);
602         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
603                 return (1);
604
605         if (z1 < z2)
606                 return (-1);
607         if (z1 > z2)
608                 return (1);
609
610         return (0);
611 }
612
613 /*
614  * ==========================================================================
615  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
616  * ==========================================================================
617  */
618 static zio_t *
619 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
620     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
621     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
622     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
623     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
624 {
625         zio_t *zio;
626
627         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
628         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
629         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
630
631         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
632         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
633         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
634
635         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
636
637         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
638         bzero(zio, sizeof (zio_t));
639
640         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
641         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
642
643         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
644             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
645         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
646             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
647         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
648
649         if (vd != NULL)
650                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
651         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
652                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
653         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
654                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
655         else
656                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
657
658         if (bp != NULL) {
659                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
660                 zio->io_bp_copy = *bp;
661                 zio->io_bp_orig = *bp;
662                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
663                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
664                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
665                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
666                         zio->io_logical = zio;
667                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
668                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
669         }
670
671         zio->io_spa = spa;
672         zio->io_txg = txg;
673         zio->io_done = done;
674         zio->io_private = private;
675         zio->io_type = type;
676         zio->io_priority = priority;
677         zio->io_vd = vd;
678         zio->io_offset = offset;
679         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
680         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
681         zio->io_lsize = lsize;
682         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
683         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
684         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
685         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
686
687         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
688         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
689
690         if (zb != NULL)
691                 zio->io_bookmark = *zb;
692
693         if (pio != NULL) {
694                 if (zio->io_logical == NULL)
695                         zio->io_logical = pio->io_logical;
696                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
697                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
698                 zio_add_child(pio, zio);
699         }
700
701         return (zio);
702 }
703
704 static void
705 zio_destroy(zio_t *zio)
706 {
707         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
708         list_destroy(&zio->io_parent_list);
709         list_destroy(&zio->io_child_list);
710         mutex_destroy(&zio->io_lock);
711         cv_destroy(&zio->io_cv);
712         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
713 }
714
715 zio_t *
716 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
717     void *private, enum zio_flag flags)
718 {
719         zio_t *zio;
720
721         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
722             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
723             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
724
725         return (zio);
726 }
727
728 zio_t *
729 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
730 {
731         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
732 }
733
734 void
735 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
736 {
737         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
738                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
739                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
740         }
741         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
742             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
743                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
744                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
745         }
746         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
747             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
748                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
749                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
750         }
751         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
752                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
753                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
754         }
755         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
756                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
757                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
758         }
759
760         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
761                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
762                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
763                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
764                 }
765         }
766
767         /*
768          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
769          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
770          */
771         if (!spa->spa_trust_config)
772                 return;
773
774         /*
775          * Pool-specific checks.
776          *
777          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
778          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
779          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
780          * that are in the log) to be arbitrarily large.
781          */
782         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
783                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
784                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
785                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
786                             "VDEV %llu",
787                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
788                         continue;
789                 }
790                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
791                 if (vd == NULL) {
792                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
793                             "VDEV %llu",
794                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
795                         continue;
796                 }
797                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
798                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
799                             "VDEV %llu",
800                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
801                         continue;
802                 }
803                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
804                         /*
805                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
806                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
807                          * we can't perform any more checks on them.
808                          */
809                         continue;
810                 }
811                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
812                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
813                 if (BP_IS_GANG(bp))
814                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
815                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
816                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
817                             "OFFSET %llu",
818                             bp, i, (longlong_t)offset);
819                 }
820         }
821 }
822
823 boolean_t
824 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
825 {
826         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
827
828         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
829                 return (B_FALSE);
830
831         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
832         if (vd == NULL)
833                 return (B_FALSE);
834
835         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
836                 return (B_FALSE);
837
838         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
839                 return (B_FALSE);
840         }
841
842         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
843         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
844
845         if (BP_IS_GANG(bp))
846                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
847         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
848                 return (B_FALSE);
849
850         return (B_TRUE);
851 }
852
853 zio_t *
854 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
855     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
856     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
857 {
858         zio_t *zio;
859
860         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
861
862         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
863             data, size, size, done, private,
864             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
865             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
866             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
867
868         return (zio);
869 }
870
871 zio_t *
872 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
873     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
874     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
875     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
876     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
877     const zbookmark_phys_t *zb)
878 {
879         zio_t *zio;
880
881         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
882             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
883             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
884             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
885             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
886             zp->zp_level < 32 &&
887             zp->zp_copies > 0 &&
888             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
889
890         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
891             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
892             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
893             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
894
895         zio->io_ready = ready;
896         zio->io_children_ready = children_ready;
897         zio->io_physdone = physdone;
898         zio->io_prop = *zp;
899
900         /*
901          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
902          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
903          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
904          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
905          */
906         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
907                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
908         }
909
910         return (zio);
911 }
912
913 zio_t *
914 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
915     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
916     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
917 {
918         zio_t *zio;
919
920         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
921             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
922             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
923
924         return (zio);
925 }
926
927 void
928 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
929 {
930         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
931         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
932         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
933         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
934
935         /*
936          * We must reset the io_prop to match the values that existed
937          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
938          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
939          */
940         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
941         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
942         zio->io_prop.zp_copies = copies;
943         zio->io_bp_override = bp;
944 }
945
946 void
947 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
948 {
949
950         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
951
952         /*
953          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
954          * process the free here (by ignoring it) rather than
955          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
956          */
957         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
958                 return;
959         metaslab_check_free(spa, bp);
960
961         /*
962          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
963          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
964          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
965          * in-memory list for later processing.
966          */
967         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
968             txg != spa->spa_syncing_txg ||
969             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
970                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
971         } else {
972                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
973                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
974         }
975 }
976
977 zio_t *
978 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
979     uint64_t size, enum zio_flag flags)
980 {
981         zio_t *zio;
982         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
983
984         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
985         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
986         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
987
988         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
989                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
990
991         metaslab_check_free(spa, bp);
992         arc_freed(spa, bp);
993         dsl_scan_freed(spa, bp);
994
995         if (zfs_trim_enabled)
996                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
997                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
998         /*
999          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1000          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1001          * not tied up.
1002          */
1003         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1004                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1005
1006         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
1007
1008         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
1009             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1010             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1011
1012         return (zio);
1013 }
1014
1015 zio_t *
1016 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1017     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1018 {
1019         zio_t *zio;
1020
1021         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1022
1023         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1024                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1025
1026         /*
1027          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1028          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1029          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1030          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1031          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1032          * so that the SPA knows they're in use.
1033          *
1034          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1035          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1036          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1037          */
1038         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1039             spa_min_claim_txg(spa));
1040         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1041         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1042
1043         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1044             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1045             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1046         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1047
1048         return (zio);
1049 }
1050
1051 zio_t *
1052 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1053     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1054     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1055 {
1056         zio_t *zio;
1057         int c;
1058
1059         if (vd->vdev_children == 0) {
1060                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1061                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1062                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1063
1064                 zio->io_cmd = cmd;
1065         } else {
1066                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1067
1068                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1069                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1070                             offset, size, done, private, priority, flags));
1071         }
1072
1073         return (zio);
1074 }
1075
1076 zio_t *
1077 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1078     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1079     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1080 {
1081         zio_t *zio;
1082
1083         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1084         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1085             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1086         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1087
1088         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1089             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1090             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1091
1092         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1093
1094         return (zio);
1095 }
1096
1097 zio_t *
1098 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1099     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1100     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1101 {
1102         zio_t *zio;
1103
1104         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1105         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1106             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1107         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1108
1109         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1110             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1111             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1112
1113         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1114
1115         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1116                 /*
1117                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1118                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1119                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1120                  * being written to multiple places in parallel.
1121                  */
1122                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1123                 abd_copy(wbuf, data, size);
1124
1125                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1126         }
1127
1128         return (zio);
1129 }
1130
1131 /*
1132  * Create a child I/O to do some work for us.
1133  */
1134 zio_t *
1135 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1136     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1137     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1138 {
1139         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1140         zio_t *zio;
1141
1142         /*
1143          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1144          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1145          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1146          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1147          * (OPTIONAL or REPAIR).
1148          */
1149         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1150             done != NULL);
1151
1152         /*
1153          * In the common case, where the parent zio was to a normal vdev,
1154          * the child zio must be to a child vdev of that vdev.  Otherwise,
1155          * the child zio must be to a top-level vdev.
1156          */
1157         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops) {
1158                 ASSERT3P(vd->vdev_parent, ==, pio->io_vd);
1159         } else {
1160                 ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
1161         }
1162
1163         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1164                 /*
1165                  * If we have the bp, then the child should perform the
1166                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1167                  * detection as close to the leaves as possible and
1168                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1169                  */
1170                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1171                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1172         }
1173
1174         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1175         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1176                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1177
1178         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1179                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1180                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1181         }
1182
1183         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1184
1185         /*
1186          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1187          * even if the original read was.
1188          */
1189         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1190                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1191
1192         /*
1193          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1194          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1195          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1196          * have already processed the original allocating I/O.
1197          */
1198         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1199             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1200                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1201
1202                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1203                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1204                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1205                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1206                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1207                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1208
1209                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1210         }
1211
1212         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1213             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1214             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1215         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1216
1217         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1218         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1219                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1220
1221         return (zio);
1222 }
1223
1224 zio_t *
1225 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1226     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1227     zio_done_func_t *done, void *private)
1228 {
1229         zio_t *zio;
1230
1231         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1232
1233         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1234             data, size, size, done, private, type, priority,
1235             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1236             vd, offset, NULL,
1237             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1238
1239         return (zio);
1240 }
1241
1242 void
1243 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1244 {
1245         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1246             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1247             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1248 }
1249
1250 zio_t *
1251 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1252 {
1253
1254         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1255
1256         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1257             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1258             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1259             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1260 }
1261
1262 void
1263 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1264 {
1265         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1266         ASSERT3P(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1267         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1268
1269         /*
1270          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1271          * reconstruction when reading back less than the block size.
1272          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1273          */
1274         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1275         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1276                 /* we are not doing a raw write */
1277                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1278                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1279         }
1280 }
1281
1282 /*
1283  * ==========================================================================
1284  * Prepare to read and write logical blocks
1285  * ==========================================================================
1286  */
1287
1288 static int
1289 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1290 {
1291         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1292
1293         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1294
1295         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1296             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1297             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1298                 uint64_t psize =
1299                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1300                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1301                     psize, psize, zio_decompress);
1302         }
1303
1304         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1305                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1306
1307                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1308                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1309                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1310                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1311         } else {
1312                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1313                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1314         }
1315
1316         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1317                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1318
1319         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1320                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1321
1322         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1323                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1324
1325         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1326 }
1327
1328 static int
1329 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1330 {
1331         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1332                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1333
1334         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1335
1336         if (zio->io_bp_override) {
1337                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1338                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1339
1340                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1341                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1342
1343                 *bp = *zio->io_bp_override;
1344                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1345
1346                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1347                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1348
1349                 /*
1350                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1351                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1352                  * has already occurred.
1353                  */
1354                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1355                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1356                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1357                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1358                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1359                 }
1360
1361                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1362
1363                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1364                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1365
1366                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1367                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1368
1369                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1370                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1371                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1372                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1373                 }
1374
1375                 /*
1376                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1377                  * it as a regular write I/O.
1378                  */
1379                 zio->io_bp_override = NULL;
1380                 *bp = zio->io_bp_orig;
1381                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1382         }
1383
1384         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1385 }
1386
1387 static int
1388 zio_write_compress(zio_t *zio)
1389 {
1390         spa_t *spa = zio->io_spa;
1391         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1392         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1393         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1394         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1395         uint64_t psize = zio->io_size;
1396         int pass = 1;
1397
1398         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1399
1400         /*
1401          * If our children haven't all reached the ready stage,
1402          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1403          */
1404         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1405             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1406                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1407         }
1408
1409         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1410                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1411
1412         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1413                 /*
1414                  * Now that all our children are ready, run the callback
1415                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1416                  * data to be written.
1417                  */
1418                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1419                 zio->io_children_ready(zio);
1420         }
1421
1422         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1423         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1424
1425         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1426                 /*
1427                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1428                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1429                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1430                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1431                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1432                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1433                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1434                  */
1435                 pass = spa_sync_pass(spa);
1436
1437                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1438                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1439                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1440
1441                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1442                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1443
1444                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1445                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1446                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1447         }
1448
1449         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1450         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1451                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1452                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1453                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1454                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1455                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1456                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1457                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1458                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1459                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1460                             cbuf, compress, lsize, psize);
1461                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1462                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1463                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1464                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1465                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1466                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1467                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1468                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1469                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1470                 } else {
1471                         /*
1472                          * Round up compressed size up to the ashift
1473                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1474                          * This ensures that the compressed size of the BP
1475                          * (and thus compressratio property) are correct,
1476                          * in that we charge for the padding used to fill out
1477                          * the last sector.
1478                          */
1479                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1480                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1481                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1482                         if (rounded >= lsize) {
1483                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1484                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1485                                 psize = lsize;
1486                         } else {
1487                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1488                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1489                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1490                                 psize = rounded;
1491                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1492                                     psize, lsize, NULL);
1493                         }
1494                 }
1495
1496                 /*
1497                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1498                  * it as a regular write I/O.
1499                  */
1500                 zio->io_bp_override = NULL;
1501                 *bp = zio->io_bp_orig;
1502                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1503         } else {
1504                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1505         }
1506
1507         /*
1508          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1509          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1510          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1511          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1512          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1513          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1514          */
1515         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1516             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1517             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1518                 ASSERT(psize != 0);
1519                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1520                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1521                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1522         } else {
1523                 BP_ZERO(bp);
1524                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1525         }
1526
1527         if (psize == 0) {
1528                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1529                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1530                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1531                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1532                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1533                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1534                 }
1535                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1536         } else {
1537                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1538                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1539                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1540                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1541                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1542                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1543                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1544                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1545                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1546                 if (zp->zp_dedup) {
1547                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1548                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1549                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1550                 }
1551                 if (zp->zp_nopwrite) {
1552                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1553                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1554                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1555                 }
1556         }
1557         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1558 }
1559
1560 static int
1561 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1562 {
1563         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1564
1565         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1566                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1567                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1568         }
1569
1570         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1571
1572         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1573 }
1574
1575 /*
1576  * ==========================================================================
1577  * Execute the I/O pipeline
1578  * ==========================================================================
1579  */
1580
1581 static void
1582 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1583 {
1584         spa_t *spa = zio->io_spa;
1585         zio_type_t t = zio->io_type;
1586         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1587
1588         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1589
1590         /*
1591          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1592          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1593          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1594          */
1595         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1596                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1597
1598         /*
1599          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1600          */
1601         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1602                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1603
1604         /*
1605          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1606          * available.
1607          */
1608         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1609             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1610                 q++;
1611
1612         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1613
1614         /*
1615          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1616          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1617          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1618          */
1619 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1620         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1621 #else
1622         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1623 #endif
1624         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1625             flags, &zio->io_tqent);
1626 }
1627
1628 static boolean_t
1629 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1630 {
1631         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1632         spa_t *spa = zio->io_spa;
1633
1634         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1635                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1636                 uint_t i;
1637                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1638                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1639                                 return (B_TRUE);
1640                 }
1641         }
1642
1643         return (B_FALSE);
1644 }
1645
1646 static int
1647 zio_issue_async(zio_t *zio)
1648 {
1649         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1650
1651         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1652 }
1653
1654 void
1655 zio_interrupt(zio_t *zio)
1656 {
1657         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1658 }
1659
1660 void
1661 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1662 {
1663         /*
1664          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1665          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1666          * functionality has been disabled for userspace builds.
1667          */
1668
1669 #ifdef _KERNEL
1670         /*
1671          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1672          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1673          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1674          */
1675         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1676                 hrtime_t now = gethrtime();
1677
1678                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1679                         /*
1680                          * This IO has already taken longer than the target
1681                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1682                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1683                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1684                          * the target latency being set to a value less than
1685                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1686                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1687                          * IO request).
1688                          */
1689
1690                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1691                             hrtime_t, now);
1692
1693                         zio_interrupt(zio);
1694                 } else {
1695                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1696
1697                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1698                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1699
1700                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1701                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1702                 }
1703
1704                 return;
1705         }
1706 #endif
1707
1708         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1709         zio_interrupt(zio);
1710 }
1711
1712 /*
1713  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1714  *
1715  *      (1) the I/O completes
1716  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1717  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1718  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1719  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1720  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1721  *
1722  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1723  * burns a thread in cv_wait().
1724  *
1725  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1726  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1727  */
1728 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1729
1730 void
1731 zio_execute(zio_t *zio)
1732 {
1733         zio->io_executor = curthread;
1734
1735         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1736
1737         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1738                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1739                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1740                 int rv;
1741
1742                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1743                 ASSERT(ISP2(stage));
1744                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1745
1746                 do {
1747                         stage <<= 1;
1748                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1749
1750                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1751
1752                 /*
1753                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1754                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1755                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1756                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1757                  *
1758                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1759                  * be sent to disk promptly.
1760                  */
1761                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1762                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1763                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1764                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1765                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1766                         return;
1767                 }
1768
1769                 zio->io_stage = stage;
1770                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1771                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1772
1773                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1774                         return;
1775
1776                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1777         }
1778 }
1779
1780 /*
1781  * ==========================================================================
1782  * Initiate I/O, either sync or async
1783  * ==========================================================================
1784  */
1785 int
1786 zio_wait(zio_t *zio)
1787 {
1788         int error;
1789
1790         ASSERT3P(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
1791         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1792
1793         zio->io_waiter = curthread;
1794         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1795         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1796
1797         zio_execute(zio);
1798
1799         mutex_enter(&zio->io_lock);
1800         while (zio->io_executor != NULL)
1801                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1802         mutex_exit(&zio->io_lock);
1803
1804         error = zio->io_error;
1805         zio_destroy(zio);
1806
1807         return (error);
1808 }
1809
1810 void
1811 zio_nowait(zio_t *zio)
1812 {
1813         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1814
1815         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1816             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1817                 /*
1818                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1819                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1820                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1821                  */
1822                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1823
1824                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1825         }
1826
1827         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1828         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1829         zio_execute(zio);
1830 }
1831
1832 /*
1833  * ==========================================================================
1834  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
1835  * ==========================================================================
1836  */
1837
1838 static void
1839 zio_reexecute(zio_t *pio)
1840 {
1841         zio_t *cio, *cio_next;
1842
1843         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1844         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1845         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1846         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1847
1848         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1849         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1850         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1851         pio->io_reexecute = 0;
1852         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1853         pio->io_pipeline_trace = 0;
1854         pio->io_error = 0;
1855         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1856                 pio->io_state[w] = 0;
1857         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1858                 pio->io_child_error[c] = 0;
1859
1860         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1861                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1862
1863         /*
1864          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1865          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1866          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1867          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1868          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1869          */
1870         zio_link_t *zl = NULL;
1871         mutex_enter(&pio->io_lock);
1872         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1873                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1874                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1875                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1876                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1877                 zio_reexecute(cio);
1878                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1879         }
1880         mutex_exit(&pio->io_lock);
1881
1882         /*
1883          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1884          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1885          * responsibility of the caller to wait on it.
1886          */
1887         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1888                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1889                 zio_execute(pio);
1890         }
1891 }
1892
1893 void
1894 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1895 {
1896         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1897                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1898                     "failure and the failure mode property for this pool "
1899                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1900
1901         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1902
1903         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1904
1905         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1906                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1907                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1908                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1909
1910         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1911
1912         if (zio != NULL) {
1913                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1914                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1915                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1916                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1917                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1918                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1919         }
1920
1921         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1922 }
1923
1924 int
1925 zio_resume(spa_t *spa)
1926 {
1927         zio_t *pio;
1928
1929         /*
1930          * Reexecute all previously suspended i/o.
1931          */
1932         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1933         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1934         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1935         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1936         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1937         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1938
1939         if (pio == NULL)
1940                 return (0);
1941
1942         zio_reexecute(pio);
1943         return (zio_wait(pio));
1944 }
1945
1946 void
1947 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1948 {
1949         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1950         while (spa_suspended(spa))
1951                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1952         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1953 }
1954
1955 /*
1956  * ==========================================================================
1957  * Gang blocks.
1958  *
1959  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1960  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1961  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1962  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1963  * block from smaller fragments.
1964  *
1965  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1966  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1967  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1968  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1969  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1970  *
1971  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1972  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1973  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1974  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1975  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1976  *
1977  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1978  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1979  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1980  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1981  *
1982  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1983  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1984  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1985  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1986  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1987  * bps for every constituent of the gang block.
1988  *
1989  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1990  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1991  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1992  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1993  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1994  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1995  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1996  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1997  * gang header's blk_cksum as described above.
1998  *
1999  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2000  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2001  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2002  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2003  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2004  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2005  *
2006  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2007  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2008  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2009  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2010  *
2011  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2012  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2013  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2014  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2015  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2016  *
2017  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2018  * ==========================================================================
2019  */
2020
2021 static void
2022 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2023 {
2024         abd_put(zio->io_abd);
2025 }
2026
2027 static zio_t *
2028 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2029     uint64_t offset)
2030 {
2031         if (gn != NULL)
2032                 return (pio);
2033
2034         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2035             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2036             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2037             &pio->io_bookmark));
2038 }
2039
2040 static zio_t *
2041 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2042     uint64_t offset)
2043 {
2044         zio_t *zio;
2045
2046         if (gn != NULL) {
2047                 abd_t *gbh_abd =
2048                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2049                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2050                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2051                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2052                     &pio->io_bookmark);
2053                 /*
2054                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2055                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2056                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2057                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2058                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2059                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2060                  * this is just good hygiene.)
2061                  */
2062                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2063                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2064
2065                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2066                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2067
2068                         abd_put(buf);
2069                 }
2070                 /*
2071                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2072                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2073                  */
2074                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2075                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2076         } else {
2077                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2078                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2079                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2080                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2081         }
2082
2083         return (zio);
2084 }
2085
2086 /* ARGSUSED */
2087 static zio_t *
2088 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2089     uint64_t offset)
2090 {
2091         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2092             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2093             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2094 }
2095
2096 /* ARGSUSED */
2097 static zio_t *
2098 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2099     uint64_t offset)
2100 {
2101         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2102             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2103 }
2104
2105 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2106         NULL,
2107         zio_read_gang,
2108         zio_rewrite_gang,
2109         zio_free_gang,
2110         zio_claim_gang,
2111         NULL
2112 };
2113
2114 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2115
2116 static zio_gang_node_t *
2117 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2118 {
2119         zio_gang_node_t *gn;
2120
2121         ASSERT(*gnpp == NULL);
2122
2123         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2124         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2125         *gnpp = gn;
2126
2127         return (gn);
2128 }
2129
2130 static void
2131 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2132 {
2133         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2134
2135         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2136                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2137
2138         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2139         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2140         *gnpp = NULL;
2141 }
2142
2143 static void
2144 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2145 {
2146         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2147
2148         if (gn == NULL)
2149                 return;
2150
2151         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2152                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2153
2154         zio_gang_node_free(gnpp);
2155 }
2156
2157 static void
2158 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2159 {
2160         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2161         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2162
2163         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2164         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2165
2166         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2167             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2168             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2169 }
2170
2171 static void
2172 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2173 {
2174         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2175         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2176         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2177
2178         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2179         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2180
2181         if (zio->io_error)
2182                 return;
2183
2184         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2185         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2186                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2187
2188         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2189         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2190         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2191
2192         abd_put(zio->io_abd);
2193
2194         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2195                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2196                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2197                         continue;
2198                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2199         }
2200 }
2201
2202 static void
2203 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2204     uint64_t offset)
2205 {
2206         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2207         zio_t *zio;
2208
2209         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2210         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2211         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2212
2213         /*
2214          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2215          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2216          */
2217         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2218
2219         if (gn != NULL) {
2220                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2221
2222                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2223                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2224                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2225                                 continue;
2226                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2227                             offset);
2228                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2229                 }
2230         }
2231
2232         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2233                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2234
2235         if (zio != pio)
2236                 zio_nowait(zio);
2237 }
2238
2239 static int
2240 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2241 {
2242         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2243
2244         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2245         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2246
2247         zio->io_gang_leader = zio;
2248
2249         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2250
2251         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2252 }
2253
2254 static int
2255 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2256 {
2257         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2258
2259         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2260                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2261         }
2262
2263         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2264         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2265
2266         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2267                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2268                     0);
2269         else
2270                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2271
2272         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2273
2274         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2275 }
2276
2277 static void
2278 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2279 {
2280         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2281         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2282         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2283         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2284         uint64_t asize;
2285
2286         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2287                 return;
2288
2289         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2290
2291         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2292         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2293         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2294         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2295         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2296
2297         mutex_enter(&pio->io_lock);
2298         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2299                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2300                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2301                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2302                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2303         }
2304         mutex_exit(&pio->io_lock);
2305 }
2306
2307 static void
2308 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2309 {
2310         abd_put(zio->io_abd);
2311 }
2312
2313 static int
2314 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2315 {
2316         spa_t *spa = pio->io_spa;
2317         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2318         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2319         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2320         zio_t *zio;
2321         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2322         zio_gbh_phys_t *gbh;
2323         abd_t *gbh_abd;
2324         uint64_t txg = pio->io_txg;
2325         uint64_t resid = pio->io_size;
2326         uint64_t lsize;
2327         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2328         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2329         zio_prop_t zp;
2330         int error;
2331
2332         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2333         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2334                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2335                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2336
2337                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2338                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2339
2340                 /*
2341                  * The logical zio has already placed a reservation for
2342                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2343                  * additional copies. These additional copies
2344                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2345                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2346                  * additional reservations for gang blocks.
2347                  */
2348                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2349                     pio, flags));
2350         }
2351
2352         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2353             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2354             &pio->io_alloc_list, pio);
2355         if (error) {
2356                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2357                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2358                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2359
2360                         /*
2361                          * If we failed to allocate the gang block header then
2362                          * we remove any additional allocation reservations that
2363                          * we placed here. The original reservation will
2364                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2365                          * stage.
2366                          */
2367                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2368                             gbh_copies - copies, pio);
2369                 }
2370                 pio->io_error = error;
2371                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2372         }
2373
2374         if (pio == gio) {
2375                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2376         } else {
2377                 gnpp = pio->io_private;
2378                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2379         }
2380
2381         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2382         gbh = gn->gn_gbh;
2383         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2384         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2385
2386         /*
2387          * Create the gang header.
2388          */
2389         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2390             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2391             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2392
2393         /*
2394          * Create and nowait the gang children.
2395          */
2396         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2397                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2398                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2399                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2400
2401                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2402                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2403                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2404                 zp.zp_level = 0;
2405                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2406                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2407                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2408                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2409
2410                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2411                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2412                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2413                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2414                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2415
2416                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2417                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2418                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2419
2420                         /*
2421                          * Gang children won't throttle but we should
2422                          * account for their work, so reserve an allocation
2423                          * slot for them here.
2424                          */
2425                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2426                             zp.zp_copies, cio, flags));
2427                 }
2428                 zio_nowait(cio);
2429         }
2430
2431         /*
2432          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2433          */
2434         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2435
2436         zio_nowait(zio);
2437
2438         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2439 }
2440
2441 /*
2442  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2443  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2444  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2445  * mutually exclusive with dedup.
2446  *
2447  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2448  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2449  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2450  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2451  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2452  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2453  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2454  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2455  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2456  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2457  * themselves remain secret.
2458  */
2459 static int
2460 zio_nop_write(zio_t *zio)
2461 {
2462         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2463         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2464         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2465
2466         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2467         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2468         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2469         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2470         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2471         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2472
2473         /*
2474          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2475          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2476          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2477          * allocate a new bp.
2478          */
2479         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2480             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2481             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2482             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2483             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2484             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2485             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2486                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2487
2488         /*
2489          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2490          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2491          */
2492         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2493                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2494                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2495                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2496                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2497                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2498                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2499                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2500
2501                 *bp = *bp_orig;
2502                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2503                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2504         }
2505
2506         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2507 }
2508
2509 /*
2510  * ==========================================================================
2511  * Dedup
2512  * ==========================================================================
2513  */
2514 static void
2515 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2516 {
2517         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2518         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2519         ddt_phys_t *ddp;
2520         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2521
2522         mutex_enter(&pio->io_lock);
2523         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2524         if (zio->io_error == 0)
2525                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2526
2527         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2528                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2529         else
2530                 abd_free(zio->io_abd);
2531         mutex_exit(&pio->io_lock);
2532 }
2533
2534 static int
2535 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2536 {
2537         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2538
2539         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2540         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2541         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2542
2543         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2544                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2545                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2546                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2547                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2548                 blkptr_t blk;
2549
2550                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2551                 zio->io_vsd = dde;
2552
2553                 if (ddp_self == NULL)
2554                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2555
2556                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2557                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2558                                 continue;
2559                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2560                             &blk);
2561                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2562                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2563                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2564                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2565                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2566                 }
2567                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2568         }
2569
2570         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2571             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2572             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2573
2574         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2575 }
2576
2577 static int
2578 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2579 {
2580         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2581
2582         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2583                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2584         }
2585
2586         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2587         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2588         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2589
2590         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2591                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2592                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2593                 if (ddt == NULL) {
2594                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2595                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2596                 }
2597                 if (dde == NULL) {
2598                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2599                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2600                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2601                 }
2602                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2603                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2604                             zio->io_size);
2605                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2606                 }
2607                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2608                 zio->io_vsd = NULL;
2609         }
2610
2611         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2612
2613         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2614 }
2615
2616 static boolean_t
2617 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2618 {
2619         spa_t *spa = zio->io_spa;
2620         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2621
2622         /* We should never get a raw, override zio */
2623         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2624
2625         /*
2626          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2627          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2628          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2629          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2630          */
2631         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2632                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2633
2634                 if (lio != NULL) {
2635                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2636                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2637                             zio->io_orig_size) != 0);
2638                 }
2639         }
2640
2641         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2642                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2643
2644                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2645                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2646                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2647                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2648                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2649                         int error;
2650
2651                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2652
2653                         ddt_exit(ddt);
2654
2655                         /*
2656                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2657                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2658                          * don't want to look at any transformations that have
2659                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2660                          * data will actually be the same in io_abd and
2661                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2662                          * a raw ARC read.
2663                          */
2664                         if (do_raw) {
2665                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2666                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2667                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2668                                     zio->io_size));
2669                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2670                         }
2671
2672                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2673                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2674                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2675
2676                         if (error == 0) {
2677                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2678                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2679                                     zio->io_orig_size) != 0)
2680                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2681                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2682                         }
2683
2684                         ddt_enter(ddt);
2685                         return (error != 0);
2686                 }
2687         }
2688
2689         return (B_FALSE);
2690 }
2691
2692 static void
2693 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2694 {
2695         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2696         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2697         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2698         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2699         zio_t *pio;
2700
2701         if (zio->io_error)
2702                 return;
2703
2704         ddt_enter(ddt);
2705
2706         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2707
2708         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2709
2710         zio_link_t *zl = NULL;
2711         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2712                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2713
2714         ddt_exit(ddt);
2715 }
2716
2717 static void
2718 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2719 {
2720         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2721         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2722         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2723         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2724
2725         ddt_enter(ddt);
2726
2727         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2728         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2729         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2730
2731         if (zio->io_error == 0) {
2732                 zio_link_t *zl = NULL;
2733                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2734                         ddt_phys_addref(ddp);
2735         } else {
2736                 ddt_phys_clear(ddp);
2737         }
2738
2739         ddt_exit(ddt);
2740 }
2741
2742 static void
2743 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2744 {
2745         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2746         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2747         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2748         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2749         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2750         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2751         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2752
2753         ddt_enter(ddt);
2754
2755         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2756         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2757         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2758
2759         if (zio->io_error == 0) {
2760                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2761                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2762                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2763                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2764                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2765                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2766         }
2767
2768         ddt_exit(ddt);
2769 }
2770
2771 static int
2772 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2773 {
2774         spa_t *spa = zio->io_spa;
2775         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2776         uint64_t txg = zio->io_txg;
2777         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2778         int p = zp->zp_copies;
2779         int ditto_copies;
2780         zio_t *cio = NULL;
2781         zio_t *dio = NULL;
2782         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2783         ddt_entry_t *dde;
2784         ddt_phys_t *ddp;
2785
2786         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2787         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2788         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2789         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2790
2791         ddt_enter(ddt);
2792         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2793         ddp = &dde->dde_phys[p];
2794
2795         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2796                 /*
2797                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2798                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2799                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2800                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2801                  */
2802                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2803                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2804                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2805                         zio_pop_transforms(zio);
2806                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2807                         BP_ZERO(bp);
2808                 } else {
2809                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2810                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2811                 }
2812                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2813                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2814                 ddt_exit(ddt);
2815                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2816         }
2817
2818         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2819         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2820
2821         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2822             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2823                 zio_prop_t czp = *zp;
2824
2825                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2826
2827                 /*
2828                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2829                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2830                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2831                  * This is safe, because using the override bp is just an
2832                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2833                  */
2834                 if (zio->io_bp_override) {
2835                         zio_pop_transforms(zio);
2836                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2837                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2838                         zio->io_bp_override = NULL;
2839                         BP_ZERO(bp);
2840                         ddt_exit(ddt);
2841                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2842                 }
2843
2844                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2845                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2846                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2847                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2848
2849                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2850                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2851         }
2852
2853         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2854                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2855                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2856                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2857                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2858                 else
2859                         ddt_phys_addref(ddp);
2860         } else if (zio->io_bp_override) {
2861                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2862                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2863                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2864                 ddt_phys_addref(ddp);
2865         } else {
2866                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2867                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2868                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2869                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2870                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2871
2872                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2873                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2874         }
2875
2876         ddt_exit(ddt);
2877
2878         if (cio)
2879                 zio_nowait(cio);
2880         if (dio)
2881                 zio_nowait(dio);
2882
2883         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2884 }
2885
2886 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2887
2888 static int
2889 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2890 {
2891         spa_t *spa = zio->io_spa;
2892         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2893         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2894         ddt_entry_t *dde;
2895         ddt_phys_t *ddp;
2896
2897         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2898         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2899
2900         ddt_enter(ddt);
2901         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2902         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2903         ddt_phys_decref(ddp);
2904         ddt_exit(ddt);
2905
2906         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2907 }
2908
2909 /*
2910  * ==========================================================================
2911  * Allocate and free blocks
2912  * ==========================================================================
2913  */
2914
2915 static zio_t *
2916 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2917 {
2918         zio_t *zio;
2919
2920         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2921
2922         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2923         if (zio == NULL)
2924                 return (NULL);
2925
2926         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2927
2928         /*
2929          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2930          * reserve then we throttle.
2931          */
2932         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2933             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2934                 return (NULL);
2935         }
2936
2937         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2938         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2939
2940         return (zio);
2941 }
2942
2943 static int
2944 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2945 {
2946         spa_t *spa = zio->io_spa;
2947         zio_t *nio;
2948
2949         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2950             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2951             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2952             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2953                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2954         }
2955
2956         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2957
2958         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2959         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2960
2961         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2962
2963         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2964         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2965
2966         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2967         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2968
2969         if (nio == zio)
2970                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2971
2972         if (nio != NULL) {
2973                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2974                 /*
2975                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2976                  * it is processed by a different thread. We do this to
2977                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2978                  * throttled and children are making progress. We allow
2979                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2980                  * been waiting.
2981                  */
2982                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2983         }
2984         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2985 }
2986
2987 void
2988 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2989 {
2990         zio_t *zio;
2991
2992         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2993         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2994         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2995         if (zio == NULL)
2996                 return;
2997
2998         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2999         ASSERT0(zio->io_error);
3000         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3001 }
3002
3003 static int
3004 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3005 {
3006         spa_t *spa = zio->io_spa;
3007         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3008         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3009         int error;
3010         int flags = 0;
3011
3012         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3013                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3014                 zio->io_gang_leader = zio;
3015         }
3016
3017         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3018         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3019         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3020         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3021         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3022
3023         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3024                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3025         }
3026         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
3027                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3028         }
3029         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
3030                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3031         }
3032
3033         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3034             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3035             &zio->io_alloc_list, zio);
3036
3037         if (error != 0) {
3038                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3039                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3040                     error);
3041                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3042                         return (zio_write_gang_block(zio));
3043                 zio->io_error = error;
3044         }
3045
3046         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3047 }
3048
3049 static int
3050 zio_dva_free(zio_t *zio)
3051 {
3052         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3053
3054         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3055 }
3056
3057 static int
3058 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3059 {
3060         int error;
3061
3062         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3063         if (error)
3064                 zio->io_error = error;
3065
3066         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3067 }
3068
3069 /*
3070  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3071  * and we want to give back the block we just allocated.
3072  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3073  */
3074 static void
3075 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3076 {
3077         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3078         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3079
3080         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3081                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3082
3083         if (gn != NULL) {
3084                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3085                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3086                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3087                 }
3088         }
3089 }
3090
3091 /*
3092  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3093  */
3094 int
3095 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
3096     uint64_t size, boolean_t *slog)
3097 {
3098         int error = 1;
3099         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3100
3101         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3102
3103         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3104         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3105             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL);
3106         if (error == 0) {
3107                 *slog = TRUE;
3108         } else {
3109                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3110                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3111                     &io_alloc_list, NULL);
3112                 if (error == 0)
3113                         *slog = FALSE;
3114         }
3115         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3116
3117         if (error == 0) {
3118                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3119                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3120                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3121                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3122                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3123                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3124                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3125                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3126                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3127                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3128         } else {
3129                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3130                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3131         }
3132
3133         return (error);
3134 }
3135
3136 /*
3137  * ==========================================================================
3138  * Read, write and delete to physical devices
3139  * ==========================================================================
3140  */
3141
3142
3143 /*
3144  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3145  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3146  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3147  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3148  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3149  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3150  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3151  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3152  */
3153 static int
3154 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3155 {
3156         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3157         uint64_t align;
3158         spa_t *spa = zio->io_spa;
3159         int ret;
3160
3161         ASSERT(zio->io_error == 0);
3162         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3163
3164         if (vd == NULL) {
3165                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3166                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3167
3168                 /*
3169                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3170                  */
3171                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3172                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3173         }
3174
3175         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3176             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3177                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3178                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3179         }
3180
3181         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3182         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3183                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3184
3185                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3186                         ASSERT(zio->io_flags &
3187                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3188                             ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3189                 }
3190         }
3191
3192         /*
3193          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3194          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3195          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3196          * characteristics:
3197          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3198          *      - any reads of user data
3199          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3200          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3201          */
3202         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3203             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3204             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3205             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3206                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3207                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3208                 if (old != new)
3209                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3210         }
3211         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3212
3213         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3214             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3215                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3216                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3217                 abd_t *abuf = NULL;
3218                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3219                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3220                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3221                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3222                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3223                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3224                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3225                 }
3226                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3227                     zio_subblock);
3228         }
3229
3230         /*
3231          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3232          * before proceeding.
3233          */
3234         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3235                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3236                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3237         } else {
3238                 /*
3239                  * For the physical io we allow alignment
3240                  * to a logical block size.
3241                  */
3242                 uint64_t log_align =
3243                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3244                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3245                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3246         }
3247
3248         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3249
3250         /*
3251          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3252          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3253          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3254          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3255          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3256          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3257          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3258          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3259          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3260          * The same logic applies to any form of nested replication:
3261          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3262          */
3263         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3264             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3265             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3266             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3267                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3268                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3269                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3270         }
3271
3272         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3273                 switch (zio->io_type) {
3274                 case ZIO_TYPE_READ:
3275                         if (vdev_cache_read(zio))
3276                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3277                         /* FALLTHROUGH */
3278                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3279                 case ZIO_TYPE_FREE:
3280                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3281                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3282
3283                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3284                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3285                                 zio_interrupt(zio);
3286                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3287                         }
3288                         break;
3289                 }
3290                 /*
3291                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3292                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3293                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3294                  */
3295                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3296                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3297                     !trim_map_write_start(zio))
3298                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3299         }
3300
3301         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3302         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3303 }
3304
3305 static int
3306 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3307 {
3308         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3309         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3310         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3311
3312         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3313                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3314         }
3315
3316         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3317             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3318
3319         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3320             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3321             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3322
3323                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3324                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3325                         trim_map_write_done(zio);
3326
3327                 vdev_queue_io_done(zio);
3328
3329                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3330                         vdev_cache_write(zio);
3331
3332                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3333                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3334                             zio, EIO);
3335
3336                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3337                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3338
3339                 if (zio->io_error) {
3340                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3341                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3342                                 /* Not all devices support TRIM. */
3343                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3344                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3345                         } else {
3346                                 unexpected_error = B_TRUE;
3347                         }
3348                 }
3349         }
3350
3351         ops->vdev_op_io_done(zio);
3352
3353         if (unexpected_error)
3354                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3355
3356         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3357 }
3358
3359 /*
3360  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3361  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3362  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3363  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3364  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3365  */
3366 void
3367 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3368 {
3369         zio_t *cio, *cio_next;
3370         zio_link_t *zl = NULL;
3371
3372         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3373
3374         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3375                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3376         } else {
3377                 pio->io_priority = priority;
3378         }
3379
3380         mutex_enter(&pio->io_lock);
3381         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3382                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3383                 zio_change_priority(cio, priority);
3384         }
3385         mutex_exit(&pio->io_lock);
3386 }
3387
3388 /*
3389  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3390  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3391  */
3392 static void
3393 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3394     const void *good_buf)
3395 {
3396         /* no processing needed */
3397         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3398 }
3399
3400 /*ARGSUSED*/
3401 void
3402 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3403 {
3404         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3405
3406         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3407
3408         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3409         zcr->zcr_cbdata = buf;
3410         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3411         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3412 }
3413
3414 static int
3415 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3416 {
3417         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3418
3419         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3420                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3421         }
3422
3423         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3424                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3425
3426         if (zio->io_vsd != NULL) {
3427                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3428                 zio->io_vsd = NULL;
3429         }
3430
3431         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3432                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3433
3434         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3435             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3436                 switch (zio->io_error) {
3437                 case 0:
3438                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3439                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3440                         break;
3441                 case EOPNOTSUPP:
3442                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3443                         break;
3444                 default:
3445                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3446                         break;
3447                 }
3448         }
3449
3450         /*
3451          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3452          *
3453          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3454          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3455          */
3456         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3457             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3458                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3459                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3460                 zio->io_error = 0;
3461                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3462                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3463                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3464                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3465                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3466                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3467         }
3468
3469         /*
3470          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3471          * if the device is not accessible at all.
3472          */
3473         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3474             !vdev_accessible(vd, zio))
3475                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3476
3477         /*
3478          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3479          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3480          */
3481         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3482             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3483                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3484         }
3485
3486         /*
3487          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3488          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3489          * that we don't bother with it in the future.
3490          */
3491         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3492             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3493             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3494                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3495
3496         if (zio->io_error)
3497                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3498
3499         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3500             zio->io_physdone != NULL) {
3501                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3502                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3503                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3504         }
3505
3506         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3507 }
3508
3509 void
3510 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3511 {
3512         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3513         ASSERT(zio->io_error == 0);
3514
3515         zio->io_stage >>= 1;
3516 }
3517
3518 void
3519 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3520 {
3521         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3522
3523         zio->io_stage >>= 1;
3524 }
3525
3526 void
3527 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3528 {
3529         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3530         ASSERT(zio->io_error == 0);
3531
3532         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3533         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3534 }
3535
3536 /*
3537  * ==========================================================================
3538  * Generate and verify checksums
3539  * ==========================================================================
3540  */
3541 static int
3542 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3543 {
3544         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3545         enum zio_checksum checksum;
3546
3547         if (bp == NULL) {
3548                 /*
3549                  * This is zio_write_phys().
3550                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3551                  */
3552                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3553
3554                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3555                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3556
3557                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3558         } else {
3559                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3560                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3561                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3562                 } else {
3563                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3564                 }
3565         }
3566
3567         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3568
3569         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3570 }
3571
3572 static int
3573 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3574 {
3575         zio_bad_cksum_t info;
3576         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3577         int error;
3578
3579         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3580
3581         if (bp == NULL) {
3582                 /*
3583                  * This is zio_read_phys().
3584                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3585                  */
3586                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3587                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3588
3589                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3590         }
3591
3592         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3593                 zio->io_error = error;
3594                 if (error == ECKSUM &&
3595                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3596                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3597                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3598                             zio->io_size, NULL, &info);
3599                 }
3600         }
3601
3602         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3603 }
3604
3605 /*
3606  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3607  */
3608 void
3609 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3610 {
3611         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3612 }
3613
3614 /*
3615  * ==========================================================================
3616  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3617  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3618  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3619  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3620  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3621  * ==========================================================================
3622  */
3623 int
3624 zio_worst_error(int e1, int e2)
3625 {
3626         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3627         int r1, r2;
3628
3629         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3630                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3631                         break;
3632
3633         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3634                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3635                         break;
3636
3637         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3638 }
3639
3640 /*
3641  * ==========================================================================
3642  * I/O completion
3643  * ==========================================================================
3644  */
3645 static int
3646 zio_ready(zio_t *zio)
3647 {
3648         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3649         zio_t *pio, *pio_next;
3650         zio_link_t *zl = NULL;
3651
3652         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3653             ZIO_WAIT_READY)) {
3654                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3655         }
3656
3657         if (zio->io_ready) {
3658                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3659                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3660                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3661                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3662
3663                 zio->io_ready(zio);
3664         }
3665
3666         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3667                 zio->io_bp_copy = *bp;
3668
3669         if (zio->io_error != 0) {
3670                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3671
3672                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3673                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3674                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3675                         /*
3676                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3677                          * issue the next I/O to allocate.
3678                          */
3679                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3680                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3681                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3682                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3683                 }
3684         }
3685
3686         mutex_enter(&zio->io_lock);
3687         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3688         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3689         mutex_exit(&zio->io_lock);
3690
3691         /*
3692          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3693          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3694          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3695          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3696          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3697          */
3698         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3699                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3700                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3701         }
3702
3703         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3704                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3705                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3706                 } else {
3707                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3708                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3709                 }
3710         }
3711
3712         if (zio_injection_enabled &&
3713             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3714                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3715
3716         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3717 }
3718
3719 /*
3720  * Update the allocation throttle accounting.
3721  */
3722 static void
3723 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3724 {
3725         zio_t *lio = zio->io_logical;
3726         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3727         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3728         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3729
3730         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3731         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3732         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3733         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3734         ASSERT(vd != NULL);
3735         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3736         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3737         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3738         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3739         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3740
3741         /*
3742          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3743          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3744          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3745          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3746          * it here.
3747          */
3748         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3749                 /*
3750                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3751                  * would have been the one that performed the allocation.
3752                  */
3753                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3754                         pio = zio_unique_parent(pio);
3755                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3756         }
3757
3758         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3759         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3760         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3761         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3762         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3763
3764         mutex_enter(&pio->io_lock);
3765         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3766         mutex_exit(&pio->io_lock);
3767
3768         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3769             1, pio);
3770
3771         /*
3772          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3773          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3774          * dispatched to another taskq thread.
3775          */
3776         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3777 }
3778
3779 static int
3780 zio_done(zio_t *zio)
3781 {
3782         spa_t *spa = zio->io_spa;
3783         zio_t *lio = zio->io_logical;
3784         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3785         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3786         uint64_t psize = zio->io_size;
3787         zio_t *pio, *pio_next;
3788         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3789         zio_link_t *zl = NULL;
3790
3791         /*
3792          * If our children haven't all completed,
3793          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3794          */
3795         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3796                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3797         }
3798
3799         /*
3800          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3801          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3802          * write. We must do this since the allocation is performed
3803          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3804          */
3805         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3806             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3807                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3808                 zio_dva_throttle_done(zio);
3809         }
3810
3811         /*
3812          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3813          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3814          */
3815         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3816                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3817                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3818                 ASSERT(bp != NULL);
3819                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3820                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3821         }
3822
3823         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3824                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3825                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3826
3827         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3828                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3829                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3830                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3831                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3832                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3833                     zio->io_bp_override == NULL &&
3834                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3835                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3836                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3837                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3838                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3839                 }
3840                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3841                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3842         }
3843
3844         /*
3845          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3846          */
3847         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3848         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3849         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3850
3851         /*
3852          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3853          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3854          */
3855         if (zio->io_error == 0) {
3856                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3857                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3858                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3859                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3860                         char *abuf = NULL;
3861                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3862
3863                         if (asize != psize) {
3864                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3865                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3866                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3867                         }
3868
3869                         if (adata != NULL)
3870                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3871
3872                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3873                         zcr->zcr_next = NULL;
3874                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3875                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3876
3877                         if (adata != NULL)
3878                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3879
3880                         if (asize != psize)
3881                                 abd_free(adata);
3882                 }
3883         }
3884
3885         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3886
3887         vdev_stat_update(zio, psize);
3888
3889         if (zio->io_error) {
3890                 /*
3891                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3892                  * generate an error message describing the I/O failure
3893                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3894                  * device is currently unavailable.
3895                  */
3896                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3897                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3898
3899                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3900                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3901                     zio == lio) {
3902                         /*
3903                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3904                          * error and generate a logical data ereport.
3905                          */
3906                         spa_log_error(spa, zio);
3907                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3908                             0, 0);
3909                 }
3910         }
3911
3912         if (zio->io_error && zio == lio) {
3913                 /*
3914                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3915                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3916                  */
3917                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3918                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3919
3920                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3921                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3922                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3923                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3924                         else
3925                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3926                 }
3927
3928                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3929                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3930                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3931                     zio->io_error == ENXIO &&
3932                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3933                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3934                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3935
3936                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3937                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3938
3939                 /*
3940                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3941                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3942                  * based on checksums.  It also might be a good place
3943                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3944                  * processing.
3945                  */
3946         }
3947
3948         /*
3949          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3950          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3951          * errors with errors that happened to the zio itself when
3952          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3953          */
3954         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3955
3956         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3957             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3958             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3959                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3960
3961         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3962
3963         /*
3964          * Godfather I/Os should never suspend.
3965          */
3966         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3967             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3968                 zio->io_reexecute = 0;
3969
3970         if (zio->io_reexecute) {
3971                 /*
3972                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3973                  *
3974                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3975                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3976                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3977                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3978                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3979                  *
3980                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3981                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3982                  * parents not executing until children are ready.
3983                  */
3984                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3985
3986                 zio->io_gang_leader = NULL;
3987
3988                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3989                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3990                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3991
3992                 /*
3993                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3994                  * not a true parent to them. It will track them through
3995                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3996                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3997                  * I/O to return status without blocking.
3998                  */
3999                 zl = NULL;
4000                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4001                     pio = pio_next) {
4002                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4003                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4004
4005                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4006                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4007                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4008                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4009                         }
4010                 }
4011
4012                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4013                         /*
4014                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4015                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4016                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4017                          */
4018                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4019                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4020                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4021                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4022                         /*
4023                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4024                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4025                          */
4026                         zio_suspend(spa, zio);
4027                 } else {
4028                         /*
4029                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4030                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4031                          */
4032 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
4033                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
4034 #else
4035                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
4036 #endif
4037                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
4038                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
4039                             0, &zio->io_tqent);
4040                 }
4041                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4042         }
4043
4044         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4045         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4046         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4047
4048         /*
4049          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4050          */
4051         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4052                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4053                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4054                 zcr->zcr_next = NULL;
4055                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4056                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4057         }
4058
4059         /*
4060          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4061          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4062          * such, cannot acquire any new parents.
4063          */
4064         if (zio->io_done)
4065                 zio->io_done(zio);
4066
4067         mutex_enter(&zio->io_lock);
4068         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4069         mutex_exit(&zio->io_lock);
4070
4071         zl = NULL;
4072         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4073                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4074                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4075                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4076                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4077         }
4078
4079         if (zio->io_waiter != NULL) {
4080                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4081                 zio->io_executor = NULL;
4082                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4083                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4084         } else {
4085                 zio_destroy(zio);
4086         }
4087
4088         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4089 }
4090
4091 /*
4092  * ==========================================================================
4093  * I/O pipeline definition
4094  * ==========================================================================
4095  */
4096 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4097         NULL,
4098         zio_read_bp_init,
4099         zio_write_bp_init,
4100         zio_free_bp_init,
4101         zio_issue_async,
4102         zio_write_compress,
4103         zio_checksum_generate,
4104         zio_nop_write,
4105         zio_ddt_read_start,
4106         zio_ddt_read_done,
4107         zio_ddt_write,
4108         zio_ddt_free,
4109         zio_gang_assemble,
4110         zio_gang_issue,
4111         zio_dva_throttle,
4112         zio_dva_allocate,
4113         zio_dva_free,
4114         zio_dva_claim,
4115         zio_ready,
4116         zio_vdev_io_start,
4117         zio_vdev_io_done,
4118         zio_vdev_io_assess,
4119         zio_checksum_verify,
4120         zio_done
4121 };
4122
4123
4124
4125
4126 /*
4127  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4128  * pre-order traversal of the object tree.
4129  *
4130  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4131  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4132  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4133  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4134  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4135  * non-meta-dnode bookmarks.
4136  *
4137  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4138  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4139  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4140  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4141  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4142  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4143  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4144  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4145  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4146  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4147  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4148  */
4149 int
4150 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4151     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4152 {
4153         /*
4154          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4155          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4156          * normal-object equivalents.
4157          */
4158         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4159         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4160         uint64_t zb1level, zb2level;
4161
4162         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4163             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4164             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4165                 return (0);
4166
4167         /*
4168          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4169          */
4170         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4171         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4172
4173         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4174                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4175                 zb1L0 = 0;
4176                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4177         } else {
4178                 zb1obj = zb1->zb_object;
4179                 zb1level = zb1->zb_level;
4180         }
4181
4182         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4183                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4184                 zb2L0 = 0;
4185                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4186         } else {
4187                 zb2obj = zb2->zb_object;
4188                 zb2level = zb2->zb_level;
4189         }
4190
4191         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4192         if (zb1obj != zb2obj)
4193                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4194         else if (zb1L0 != zb2L0)
4195                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4196         else if (zb1level != zb2level)
4197                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4198         /*
4199          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4200          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4201          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4202          */
4203         return (0);
4204 }
4205
4206 /*
4207  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4208  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4209  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4210  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4211  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4212  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4213  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4214  *  visited.
4215  */
4216 boolean_t
4217 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4218     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4219 {
4220         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4221         mod_zb.zb_blkid++;
4222         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4223
4224         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4225         if (dnp == NULL)
4226                 return (B_FALSE);
4227
4228         /*
4229          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4230          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4231          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4232          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4233          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4234          *
4235          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4236          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4237          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4238          * always 1, so the math works out.
4239          *
4240          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4241          * to make sure that this code still works afterwards.
4242          */
4243         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4244             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4245             last_block) <= 0);
4246 }