]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r368207,368607:
[FreeBSD/stable/10.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, 2016 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/metaslab_impl.h>
45
46 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
47 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
48 #if defined(__amd64__)
49 static int zio_use_uma = 1;
50 #else
51 static int zio_use_uma = 0;
52 #endif
53 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
54 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
55     "Use uma(9) for ZIO allocations");
56 static int zio_exclude_metadata = 0;
57 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
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 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
122 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
123     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
124 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
125 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
126 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
127     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
128 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
129 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
130 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
131     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
132
133 /*
134  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
135  * stage set or will have it later in its lifetime.
136  */
137 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
138
139 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
140
141 #ifdef illumos
142 #ifdef ZFS_DEBUG
143 int zio_buf_debug_limit = 16384;
144 #else
145 int zio_buf_debug_limit = 0;
146 #endif
147 #endif
148
149 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
150
151 void
152 zio_init(void)
153 {
154         size_t c;
155         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
156             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
157         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
158             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
159         if (!zio_use_uma)
160                 goto out;
161
162         /*
163          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
164          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
165          * for each quarter-power of 2.
166          */
167         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
168                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
169                 size_t p2 = size;
170                 size_t align = 0;
171                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
172
173                 while (!ISP2(p2))
174                         p2 &= p2 - 1;
175
176 #ifdef illumos
177 #ifndef _KERNEL
178                 /*
179                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
180                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
181                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
182                  * page with a watched buffer.
183                  */
184                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
185                         continue;
186 #endif
187 #endif /* illumos */
188                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
189                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
190                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
191                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
192                 }
193
194                 if (align != 0) {
195                         char name[36];
196                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
197                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
198                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
199
200                         /*
201                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
202                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
203                          * stored with the buffers.
204                          */
205                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
206                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
207                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
208                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
209                 }
210         }
211
212         while (--c != 0) {
213                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
216
217                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
218                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
219                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
220         }
221 out:
222
223         zio_inject_init();
224
225         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
226             KSTAT_TYPE_NAMED,
227             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
228             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
229
230         if (zio_trim_ksp != NULL) {
231                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
232                 kstat_install(zio_trim_ksp);
233         }
234 }
235
236 void
237 zio_fini(void)
238 {
239         size_t c;
240         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
241         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
242
243         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
244                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
245                         last_cache = zio_buf_cache[c];
246                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
247                 }
248                 zio_buf_cache[c] = NULL;
249
250                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
251                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
252                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
253                 }
254                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
255         }
256
257         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
258         kmem_cache_destroy(zio_cache);
259
260         zio_inject_fini();
261
262         if (zio_trim_ksp != NULL) {
263                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
264                 zio_trim_ksp = NULL;
265         }
266 }
267
268 /*
269  * ==========================================================================
270  * Allocate and free I/O buffers
271  * ==========================================================================
272  */
273
274 /*
275  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
276  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
277  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
278  * excess / transient data in-core during a crashdump.
279  */
280 static void *
281 zio_buf_alloc_impl(size_t size, boolean_t canwait)
282 {
283         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
284         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
285
286         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
287
288         if (zio_use_uma) {
289                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c],
290                     canwait ? KM_PUSHPAGE : KM_NOSLEEP));
291         } else {
292                 return (kmem_alloc(size,
293                     (canwait ? KM_SLEEP : KM_NOSLEEP) | flags));
294         }
295 }
296
297 void *
298 zio_buf_alloc(size_t size)
299 {
300         return (zio_buf_alloc_impl(size, B_TRUE));
301 }
302
303 void *
304 zio_buf_alloc_nowait(size_t size)
305 {
306         return (zio_buf_alloc_impl(size, B_FALSE));
307 }
308
309 /*
310  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
311  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
312  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
313  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
314  */
315 void *
316 zio_data_buf_alloc(size_t size)
317 {
318         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
319
320         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
321
322         if (zio_use_uma)
323                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
324         else
325                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
326 }
327
328 void
329 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
330 {
331         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
332
333         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
334
335         if (zio_use_uma)
336                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
337         else
338                 kmem_free(buf, size);
339 }
340
341 void
342 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
343 {
344         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
345
346         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
347
348         if (zio_use_uma)
349                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
350         else
351                 kmem_free(buf, size);
352 }
353
354 /*
355  * ==========================================================================
356  * Push and pop I/O transform buffers
357  * ==========================================================================
358  */
359 void
360 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
361     zio_transform_func_t *transform)
362 {
363         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
364
365         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
366         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
367         zt->zt_bufsize = bufsize;
368         zt->zt_transform = transform;
369
370         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
371         zio->io_transform_stack = zt;
372
373         zio->io_data = data;
374         zio->io_size = size;
375 }
376
377 void
378 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
379 {
380         zio_transform_t *zt;
381
382         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
383                 if (zt->zt_transform != NULL)
384                         zt->zt_transform(zio,
385                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
386
387                 if (zt->zt_bufsize != 0)
388                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
389
390                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
391                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
392                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
393
394                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
395         }
396 }
397
398 /*
399  * ==========================================================================
400  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
401  * ==========================================================================
402  */
403 static void
404 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
405 {
406         ASSERT(zio->io_size > size);
407
408         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
409                 bcopy(zio->io_data, data, size);
410 }
411
412 static void
413 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
414 {
415         if (zio->io_error == 0 &&
416             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
417             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
418                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
419 }
420
421 /*
422  * ==========================================================================
423  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
424  * ==========================================================================
425  */
426 zio_t *
427 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
428 {
429         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
430
431         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
432         if (*zl == NULL)
433                 return (NULL);
434
435         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
436         return ((*zl)->zl_parent);
437 }
438
439 zio_t *
440 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
441 {
442         list_t *cl = &pio->io_child_list;
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         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
474
475         zl->zl_parent = pio;
476         zl->zl_child = cio;
477
478         mutex_enter(&cio->io_lock);
479         mutex_enter(&pio->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(&pio->io_lock);
493         mutex_exit(&cio->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(&cio->io_lock);
503         mutex_enter(&pio->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(&pio->io_lock);
512         mutex_exit(&cio->io_lock);
513
514         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
515 }
516
517 static boolean_t
518 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
519 {
520         boolean_t waiting = B_FALSE;
521
522         mutex_enter(&zio->io_lock);
523         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
524         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
525                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
526                         continue;
527
528                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
529                 if (*countp != 0) {
530                         zio->io_stage >>= 1;
531                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
532                         zio->io_stall = countp;
533                         waiting = B_TRUE;
534                         break;
535                 }
536         }
537         mutex_exit(&zio->io_lock);
538         return (waiting);
539 }
540
541 static void
542 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
543 {
544         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
545         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
546
547         mutex_enter(&pio->io_lock);
548         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
549                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
550         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
551         ASSERT3U(*countp, >, 0);
552
553         (*countp)--;
554
555         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
556                 zio_taskq_type_t type =
557                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
558                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
559                 pio->io_stall = NULL;
560                 mutex_exit(&pio->io_lock);
561                 /*
562                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
563                  * the child can continue to make progress. This also
564                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
565                  * parent-child relationships.
566                  */
567                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
568         } else {
569                 mutex_exit(&pio->io_lock);
570         }
571 }
572
573 static void
574 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
575 {
576         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
577                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
578 }
579
580 int
581 zio_timestamp_compare(const void *x1, const void *x2)
582 {
583         const zio_t *z1 = x1;
584         const zio_t *z2 = x2;
585
586         if (z1->io_queued_timestamp < z2->io_queued_timestamp)
587                 return (-1);
588         if (z1->io_queued_timestamp > z2->io_queued_timestamp)
589                 return (1);
590
591         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
592                 return (-1);
593         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
594                 return (1);
595
596         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
597                 return (-1);
598         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
599                 return (1);
600
601         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
602                 return (-1);
603         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
604                 return (1);
605
606         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
607                 return (-1);
608         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
609                 return (1);
610
611         if (z1 < z2)
612                 return (-1);
613         if (z1 > z2)
614                 return (1);
615
616         return (0);
617 }
618
619 /*
620  * ==========================================================================
621  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
622  * ==========================================================================
623  */
624 static zio_t *
625 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
626     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
627     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
628     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
629     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
630 {
631         zio_t *zio;
632
633         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
634         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
635         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
636
637         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
638         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
639         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
640
641         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
642         bzero(zio, sizeof (zio_t));
643
644         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
645         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
646
647         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
648             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
649         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
650             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
651
652         if (vd != NULL)
653                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
654         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
655                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
656         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
657                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
658         else
659                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
660
661         if (bp != NULL) {
662                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
663                 zio->io_bp_copy = *bp;
664                 zio->io_bp_orig = *bp;
665                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
666                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
667                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
668                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
669                         zio->io_logical = zio;
670                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
671                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
672         }
673
674         zio->io_spa = spa;
675         zio->io_txg = txg;
676         zio->io_done = done;
677         zio->io_private = private;
678         zio->io_type = type;
679         zio->io_priority = priority;
680         zio->io_vd = vd;
681         zio->io_offset = offset;
682         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
683         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
684         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
685         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
686         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
687         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
688
689         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
690         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
691
692         if (zb != NULL)
693                 zio->io_bookmark = *zb;
694
695         if (pio != NULL) {
696                 if (zio->io_logical == NULL)
697                         zio->io_logical = pio->io_logical;
698                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
699                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
700                 zio_add_child(pio, zio);
701         }
702
703         return (zio);
704 }
705
706 static void
707 zio_destroy(zio_t *zio)
708 {
709         list_destroy(&zio->io_parent_list);
710         list_destroy(&zio->io_child_list);
711         mutex_destroy(&zio->io_lock);
712         cv_destroy(&zio->io_cv);
713         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
714 }
715
716 zio_t *
717 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
718     void *private, enum zio_flag flags)
719 {
720         zio_t *zio;
721
722         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
723             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
724             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
725
726         return (zio);
727 }
728
729 zio_t *
730 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
731 {
732         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
733 }
734
735 void
736 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
737 {
738         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
739                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
740                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
741         }
742         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
743             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
744                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
745                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
746         }
747         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
748             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
749                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
750                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
751         }
752         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
753                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
754                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
755         }
756         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
757                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
758                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
759         }
760
761         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
762                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
763                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
764                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
765                 }
766         }
767
768         /*
769          * Pool-specific checks.
770          *
771          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
772          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
773          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
774          * that are in the log) to be arbitrarily large.
775          */
776         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
777                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
778                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
779                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
780                             "VDEV %llu",
781                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
782                         continue;
783                 }
784                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
785                 if (vd == NULL) {
786                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
787                             "VDEV %llu",
788                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
789                         continue;
790                 }
791                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
792                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
793                             "VDEV %llu",
794                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
795                         continue;
796                 }
797                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
798                         /*
799                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
800                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
801                          * we can't perform any more checks on them.
802                          */
803                         continue;
804                 }
805                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
806                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
807                 if (BP_IS_GANG(bp))
808                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
809                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
810                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
811                             "OFFSET %llu",
812                             bp, i, (longlong_t)offset);
813                 }
814         }
815 }
816
817 zio_t *
818 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
819     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
820     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
821 {
822         zio_t *zio;
823
824         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
825
826         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
827             data, size, done, private,
828             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
829             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
830             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
831
832         return (zio);
833 }
834
835 zio_t *
836 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
837     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
838     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
839     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
840     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
841     const zbookmark_phys_t *zb)
842 {
843         zio_t *zio;
844
845         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
846             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
847             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
848             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
849             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
850             zp->zp_level < 32 &&
851             zp->zp_copies > 0 &&
852             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
853
854         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
855             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
856             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
857             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
858
859         zio->io_ready = ready;
860         zio->io_children_ready = children_ready;
861         zio->io_physdone = physdone;
862         zio->io_prop = *zp;
863
864         /*
865          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
866          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
867          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
868          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
869          */
870         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
871                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
872         }
873
874         return (zio);
875 }
876
877 zio_t *
878 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
879     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
880     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
881 {
882         zio_t *zio;
883
884         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
885             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
886             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
887
888         return (zio);
889 }
890
891 void
892 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
893 {
894         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
895         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
896         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
897         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
898
899         /*
900          * We must reset the io_prop to match the values that existed
901          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
902          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
903          */
904         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
905         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
906         zio->io_prop.zp_copies = copies;
907         zio->io_bp_override = bp;
908 }
909
910 void
911 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
912 {
913
914         /*
915          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
916          * process the free here (by ignoring it) rather than
917          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
918          */
919         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
920                 return;
921         metaslab_check_free(spa, bp);
922
923         /*
924          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
925          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
926          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
927          * in-memory list for later processing.
928          */
929         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
930             txg != spa->spa_syncing_txg ||
931             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
932                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
933         } else {
934                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
935                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
936         }
937 }
938
939 zio_t *
940 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
941     uint64_t size, enum zio_flag flags)
942 {
943         zio_t *zio;
944         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
945
946         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
947         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
948         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
949
950         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
951                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
952
953         metaslab_check_free(spa, bp);
954         arc_freed(spa, bp);
955
956         if (zfs_trim_enabled)
957                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
958                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
959         /*
960          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
961          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
962          * not tied up.
963          */
964         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
965                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
966
967         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
968
969         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
970             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
971             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
972
973         return (zio);
974 }
975
976 zio_t *
977 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
978     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
979 {
980         zio_t *zio;
981
982         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
983
984         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
985                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
986
987         /*
988          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
989          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
990          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
991          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
992          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
993          * so that the SPA knows they're in use.
994          *
995          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
996          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
997          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
998          */
999         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
1000         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
1001         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1002
1003         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1004             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
1005             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1006         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1007
1008         return (zio);
1009 }
1010
1011 zio_t *
1012 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1013     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1014     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1015 {
1016         zio_t *zio;
1017         int c;
1018
1019         if (vd->vdev_children == 0) {
1020                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
1021                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
1022                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1023
1024                 zio->io_cmd = cmd;
1025         } else {
1026                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1027
1028                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1029                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1030                             offset, size, done, private, priority, flags));
1031         }
1032
1033         return (zio);
1034 }
1035
1036 zio_t *
1037 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1038     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1039     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1040 {
1041         zio_t *zio;
1042
1043         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1044         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1045             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1046         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1047
1048         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1049             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1050             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1051
1052         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1053
1054         return (zio);
1055 }
1056
1057 zio_t *
1058 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1059     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1060     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1061 {
1062         zio_t *zio;
1063
1064         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1065         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1066             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1067         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1068
1069         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1070             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1071             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1072
1073         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1074
1075         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1076                 /*
1077                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1078                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1079                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1080                  * being written to multiple places in parallel.
1081                  */
1082                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1083                 bcopy(data, wbuf, size);
1084                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1085         }
1086
1087         return (zio);
1088 }
1089
1090 /*
1091  * Create a child I/O to do some work for us.
1092  */
1093 zio_t *
1094 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1095     void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1096     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1097 {
1098         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1099         zio_t *zio;
1100
1101         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1102             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1103
1104         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1105                 /*
1106                  * If we have the bp, then the child should perform the
1107                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1108                  * detection as close to the leaves as possible and
1109                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1110                  */
1111                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1112                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1113         }
1114
1115         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1116         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1117                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1118
1119         if (vd->vdev_children == 0)
1120                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1121
1122         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1123
1124         /*
1125          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1126          * even if the original read was.
1127          */
1128         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1129                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1130
1131         /*
1132          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1133          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1134          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1135          * have already processed the original allocating I/O.
1136          */
1137         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1138             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1139                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1140
1141                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1142                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1143                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1144                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1145                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1146                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1147
1148                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1149         }
1150
1151         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1152             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1153             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1154         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1155
1156         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1157         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1158                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1159
1160         return (zio);
1161 }
1162
1163 zio_t *
1164 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1165     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1166     zio_done_func_t *done, void *private)
1167 {
1168         zio_t *zio;
1169
1170         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1171
1172         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1173             data, size, done, private, type, priority,
1174             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1175             vd, offset, NULL,
1176             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1177
1178         return (zio);
1179 }
1180
1181 void
1182 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1183 {
1184         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1185             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1186             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1187 }
1188
1189 zio_t *
1190 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1191 {
1192
1193         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1194
1195         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1196             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1197             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1198             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1199 }
1200
1201 void
1202 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1203 {
1204         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1205         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1206         ASSERT(size <= zio->io_size);
1207
1208         /*
1209          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1210          * reconstruction when reading back less than the block size.
1211          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1212          */
1213         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1214         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1215                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1216 }
1217
1218 /*
1219  * ==========================================================================
1220  * Prepare to read and write logical blocks
1221  * ==========================================================================
1222  */
1223
1224 static int
1225 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1226 {
1227         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1228
1229         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1230             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1231             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1232                 uint64_t psize =
1233                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1234                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1235
1236                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1237         }
1238
1239         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1240                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1241                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1242         } else {
1243                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1244         }
1245
1246         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1247                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1248
1249         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1250                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1251
1252         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1253                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1254
1255         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1256 }
1257
1258 static int
1259 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1260 {
1261         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1262                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1263
1264         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1265
1266         if (zio->io_bp_override) {
1267                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1268                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1269
1270                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1271                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1272
1273                 *bp = *zio->io_bp_override;
1274                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1275
1276                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1277                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1278
1279                 /*
1280                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1281                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1282                  * has already occurred.
1283                  */
1284                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1285                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1286                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1287                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1288                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1289                 }
1290
1291                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1292
1293                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1294                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1295
1296                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1297                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1298
1299                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1300                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1301                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1302                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1303                 }
1304
1305                 /*
1306                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1307                  * it as a regular write I/O.
1308                  */
1309                 zio->io_bp_override = NULL;
1310                 *bp = zio->io_bp_orig;
1311                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1312         }
1313
1314         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1315 }
1316
1317 static int
1318 zio_write_compress(zio_t *zio)
1319 {
1320         spa_t *spa = zio->io_spa;
1321         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1322         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1323         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1324         uint64_t lsize = zio->io_size;
1325         uint64_t psize = lsize;
1326         int pass = 1;
1327
1328         /*
1329          * If our children haven't all reached the ready stage,
1330          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1331          */
1332         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1333             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1334                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1335         }
1336
1337         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1338                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1339
1340         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1341                 /*
1342                  * Now that all our children are ready, run the callback
1343                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1344                  * data to be written.
1345                  */
1346                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1347                 zio->io_children_ready(zio);
1348         }
1349
1350         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1351         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1352
1353         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1354                 /*
1355                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1356                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1357                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1358                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1359                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1360                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1361                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1362                  */
1363                 pass = spa_sync_pass(spa);
1364
1365                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1366                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1367                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1368
1369                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1370                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1371
1372                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1373                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1374                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1375         }
1376
1377         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1378                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1379                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1380                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1381                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1382                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1383                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1384                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1385                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1386                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1387                             cbuf, compress, lsize, psize);
1388                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1389                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1390                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1391                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1392                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1393                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1394                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1395                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1396                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1397                 } else {
1398                         /*
1399                          * Round up compressed size up to the ashift
1400                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1401                          * This ensures that the compressed size of the BP
1402                          * (and thus compressratio property) are correct,
1403                          * in that we charge for the padding used to fill out
1404                          * the last sector.
1405                          */
1406                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1407                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1408                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1409                         if (rounded >= lsize) {
1410                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1411                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1412                                 psize = lsize;
1413                         } else {
1414                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1415                                 psize = rounded;
1416                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1417                                     psize, lsize, NULL);
1418                         }
1419                 }
1420
1421                 /*
1422                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1423                  * it as a regular write I/O.
1424                  */
1425                 zio->io_bp_override = NULL;
1426                 *bp = zio->io_bp_orig;
1427                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1428         }
1429
1430         /*
1431          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1432          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1433          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1434          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1435          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1436          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1437          */
1438         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1439             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1440             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1441                 ASSERT(psize != 0);
1442                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1443                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1444                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1445         } else {
1446                 BP_ZERO(bp);
1447                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1448         }
1449
1450         if (psize == 0) {
1451                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1452                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1453                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1454                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1455                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1456                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1457                 }
1458                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1459         } else {
1460                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1461                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1462                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1463                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1464                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1465                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1466                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1467                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1468                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1469                 if (zp->zp_dedup) {
1470                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1471                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1472                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1473                 }
1474                 if (zp->zp_nopwrite) {
1475                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1476                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1477                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1478                 }
1479         }
1480         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1481 }
1482
1483 static int
1484 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1485 {
1486         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1487
1488         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1489                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1490                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1491         }
1492
1493         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1494 }
1495
1496 /*
1497  * ==========================================================================
1498  * Execute the I/O pipeline
1499  * ==========================================================================
1500  */
1501
1502 static void
1503 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1504 {
1505         spa_t *spa = zio->io_spa;
1506         zio_type_t t = zio->io_type;
1507         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1508
1509         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1510
1511         /*
1512          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1513          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1514          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1515          */
1516         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1517                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1518
1519         /*
1520          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1521          */
1522         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1523                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1524
1525         /*
1526          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1527          * available.
1528          */
1529         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1530             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1531                 q++;
1532
1533         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1534
1535         /*
1536          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1537          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1538          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1539          */
1540 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1541         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1542 #else
1543         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1544 #endif
1545         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1546             flags, &zio->io_tqent);
1547 }
1548
1549 static boolean_t
1550 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1551 {
1552         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1553         spa_t *spa = zio->io_spa;
1554
1555         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1556                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1557                 uint_t i;
1558                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1559                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1560                                 return (B_TRUE);
1561                 }
1562         }
1563
1564         return (B_FALSE);
1565 }
1566
1567 static int
1568 zio_issue_async(zio_t *zio)
1569 {
1570         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1571
1572         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1573 }
1574
1575 void
1576 zio_interrupt(zio_t *zio)
1577 {
1578         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1579 }
1580
1581 void
1582 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1583 {
1584         /*
1585          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1586          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1587          * functionality has been disabled for userspace builds.
1588          */
1589
1590 #ifdef _KERNEL
1591         /*
1592          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1593          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1594          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1595          */
1596         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1597                 hrtime_t now = gethrtime();
1598
1599                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1600                         /*
1601                          * This IO has already taken longer than the target
1602                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1603                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1604                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1605                          * the target latency being set to a value less than
1606                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1607                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1608                          * IO request).
1609                          */
1610
1611                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1612                             hrtime_t, now);
1613
1614                         zio_interrupt(zio);
1615                 } else {
1616                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1617
1618                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1619                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1620
1621                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1622                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1623                 }
1624
1625                 return;
1626         }
1627 #endif
1628
1629         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1630         zio_interrupt(zio);
1631 }
1632
1633 /*
1634  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1635  *
1636  *      (1) the I/O completes
1637  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1638  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1639  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1640  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1641  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1642  *
1643  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1644  * burns a thread in cv_wait().
1645  *
1646  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1647  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1648  */
1649 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1650
1651 void
1652 zio_execute(zio_t *zio)
1653 {
1654         zio->io_executor = curthread;
1655
1656         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1657
1658         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1659                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1660                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1661                 int rv;
1662
1663                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1664                 ASSERT(ISP2(stage));
1665                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1666
1667                 do {
1668                         stage <<= 1;
1669                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1670
1671                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1672
1673                 /*
1674                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1675                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1676                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1677                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1678                  *
1679                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1680                  * be sent to disk promptly.
1681                  */
1682                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1683                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1684                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1685                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1686                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1687                         return;
1688                 }
1689
1690                 zio->io_stage = stage;
1691                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1692                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1693
1694                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1695                         return;
1696
1697                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1698         }
1699 }
1700
1701 /*
1702  * ==========================================================================
1703  * Initiate I/O, either sync or async
1704  * ==========================================================================
1705  */
1706 int
1707 zio_wait(zio_t *zio)
1708 {
1709         int error;
1710
1711         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1712         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1713
1714         zio->io_waiter = curthread;
1715         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1716         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1717
1718         zio_execute(zio);
1719
1720         mutex_enter(&zio->io_lock);
1721         while (zio->io_executor != NULL)
1722                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1723         mutex_exit(&zio->io_lock);
1724
1725         error = zio->io_error;
1726         zio_destroy(zio);
1727
1728         return (error);
1729 }
1730
1731 void
1732 zio_nowait(zio_t *zio)
1733 {
1734         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1735
1736         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1737             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1738                 /*
1739                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1740                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1741                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1742                  */
1743                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1744
1745                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1746         }
1747
1748         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1749         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1750         zio_execute(zio);
1751 }
1752
1753 /*
1754  * ==========================================================================
1755  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1756  * ==========================================================================
1757  */
1758
1759 static void
1760 zio_reexecute(zio_t *pio)
1761 {
1762         zio_t *cio, *cio_next;
1763
1764         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1765         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1766         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1767         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1768
1769         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1770         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1771         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1772         pio->io_reexecute = 0;
1773         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1774         pio->io_pipeline_trace = 0;
1775         pio->io_error = 0;
1776         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1777                 pio->io_state[w] = 0;
1778         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1779                 pio->io_child_error[c] = 0;
1780
1781         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1782                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1783
1784         /*
1785          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1786          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1787          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1788          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1789          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1790          */
1791         zio_link_t *zl = NULL;
1792         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1793                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1794                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1795                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1796                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1797                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1798                 zio_reexecute(cio);
1799         }
1800
1801         /*
1802          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1803          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1804          * responsibility of the caller to wait on him.
1805          */
1806         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1807                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1808                 zio_execute(pio);
1809         }
1810 }
1811
1812 void
1813 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1814 {
1815         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1816                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1817                     "failure and the failure mode property for this pool "
1818                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1819
1820         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1821
1822         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1823
1824         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1825                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1826                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1827                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1828
1829         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1830
1831         if (zio != NULL) {
1832                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1833                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1834                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1835                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1836                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1837                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1838         }
1839
1840         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1841 }
1842
1843 int
1844 zio_resume(spa_t *spa)
1845 {
1846         zio_t *pio;
1847
1848         /*
1849          * Reexecute all previously suspended i/o.
1850          */
1851         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1852         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1853         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1854         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1855         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1856         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1857
1858         if (pio == NULL)
1859                 return (0);
1860
1861         zio_reexecute(pio);
1862         return (zio_wait(pio));
1863 }
1864
1865 void
1866 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1867 {
1868         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1869         while (spa_suspended(spa))
1870                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1871         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * ==========================================================================
1876  * Gang blocks.
1877  *
1878  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1879  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1880  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1881  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1882  * block from smaller fragments.
1883  *
1884  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1885  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1886  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1887  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1888  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1889  *
1890  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1891  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1892  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1893  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1894  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1895  *
1896  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1897  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1898  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1899  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1900  *
1901  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1902  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1903  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1904  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1905  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1906  * bps for every constituent of the gang block.
1907  *
1908  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1909  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1910  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1911  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1912  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1913  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1914  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1915  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1916  * gang header's blk_cksum as described above.
1917  *
1918  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1919  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1920  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1921  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1922  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1923  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1924  *
1925  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1926  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1927  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1928  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1929  *
1930  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1931  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1932  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1933  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1934  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1935  *
1936  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1937  * ==========================================================================
1938  */
1939
1940 static zio_t *
1941 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1942 {
1943         if (gn != NULL)
1944                 return (pio);
1945
1946         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1947             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1948             &pio->io_bookmark));
1949 }
1950
1951 zio_t *
1952 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1953 {
1954         zio_t *zio;
1955
1956         if (gn != NULL) {
1957                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1958                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1959                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1960                 /*
1961                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1962                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1963                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1964                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1965                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1966                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1967                  * this is just good hygiene.)
1968                  */
1969                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1970                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1971                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1972                 }
1973                 /*
1974                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1975                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1976                  */
1977                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1978                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1979         } else {
1980                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1981                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1982                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1983         }
1984
1985         return (zio);
1986 }
1987
1988 /* ARGSUSED */
1989 zio_t *
1990 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1991 {
1992         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1993             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1994             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1995 }
1996
1997 /* ARGSUSED */
1998 zio_t *
1999 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
2000 {
2001         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2002             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2003 }
2004
2005 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2006         NULL,
2007         zio_read_gang,
2008         zio_rewrite_gang,
2009         zio_free_gang,
2010         zio_claim_gang,
2011         NULL
2012 };
2013
2014 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2015
2016 static zio_gang_node_t *
2017 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2018 {
2019         zio_gang_node_t *gn;
2020
2021         ASSERT(*gnpp == NULL);
2022
2023         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2024         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2025         *gnpp = gn;
2026
2027         return (gn);
2028 }
2029
2030 static void
2031 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2032 {
2033         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2034
2035         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2036                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2037
2038         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2039         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2040         *gnpp = NULL;
2041 }
2042
2043 static void
2044 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2045 {
2046         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2047
2048         if (gn == NULL)
2049                 return;
2050
2051         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2052                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2053
2054         zio_gang_node_free(gnpp);
2055 }
2056
2057 static void
2058 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2059 {
2060         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2061
2062         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2063         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2064
2065         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
2066             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
2067             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2068 }
2069
2070 static void
2071 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2072 {
2073         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2074         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2075         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2076
2077         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2078         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2079
2080         if (zio->io_error)
2081                 return;
2082
2083         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2084                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
2085
2086         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
2087         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2088         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2089
2090         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2091                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2092                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2093                         continue;
2094                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2095         }
2096 }
2097
2098 static void
2099 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
2100 {
2101         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2102         zio_t *zio;
2103
2104         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2105         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2106         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2107
2108         /*
2109          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2110          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2111          */
2112         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
2113
2114         if (gn != NULL) {
2115                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2116
2117                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2118                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2119                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2120                                 continue;
2121                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
2122                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
2123                 }
2124         }
2125
2126         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
2127                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
2128
2129         if (zio != pio)
2130                 zio_nowait(zio);
2131 }
2132
2133 static int
2134 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2135 {
2136         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2137
2138         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2139         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2140
2141         zio->io_gang_leader = zio;
2142
2143         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2144
2145         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2146 }
2147
2148 static int
2149 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2150 {
2151         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2152
2153         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2154                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2155         }
2156
2157         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2158         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2159
2160         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2161                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
2162         else
2163                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2164
2165         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2166
2167         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2168 }
2169
2170 static void
2171 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2172 {
2173         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2174         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2175         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2176         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2177         uint64_t asize;
2178
2179         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2180                 return;
2181
2182         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2183
2184         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2185         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2186         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2187         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2188         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2189
2190         mutex_enter(&pio->io_lock);
2191         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2192                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2193                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2194                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2195                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2196         }
2197         mutex_exit(&pio->io_lock);
2198 }
2199
2200 static int
2201 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2202 {
2203         spa_t *spa = pio->io_spa;
2204         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2205         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2206         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2207         zio_t *zio;
2208         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2209         zio_gbh_phys_t *gbh;
2210         uint64_t txg = pio->io_txg;
2211         uint64_t resid = pio->io_size;
2212         uint64_t lsize;
2213         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2214         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2215         zio_prop_t zp;
2216         int error;
2217
2218         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2219         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2220                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2221                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2222
2223                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2224                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2225
2226                 /*
2227                  * The logical zio has already placed a reservation for
2228                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2229                  * additional copies. These additional copies
2230                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2231                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2232                  * additional reservations for gang blocks.
2233                  */
2234                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2235                     pio, flags));
2236         }
2237
2238         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2239             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags, pio);
2240         if (error) {
2241                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2242                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2243                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2244
2245                         /*
2246                          * If we failed to allocate the gang block header then
2247                          * we remove any additional allocation reservations that
2248                          * we placed here. The original reservation will
2249                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2250                          * stage.
2251                          */
2252                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2253                             gbh_copies - copies, pio);
2254                 }
2255                 pio->io_error = error;
2256                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2257         }
2258
2259         if (pio == gio) {
2260                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2261         } else {
2262                 gnpp = pio->io_private;
2263                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2264         }
2265
2266         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2267         gbh = gn->gn_gbh;
2268         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2269
2270         /*
2271          * Create the gang header.
2272          */
2273         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2274             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2275
2276         /*
2277          * Create and nowait the gang children.
2278          */
2279         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2280                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2281                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2282                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2283
2284                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2285                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2286                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2287                 zp.zp_level = 0;
2288                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2289                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2290                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2291                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2292
2293                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2294                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2295                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, NULL,
2296                     &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2297                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2298
2299                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2300                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2301                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2302
2303                         /*
2304                          * Gang children won't throttle but we should
2305                          * account for their work, so reserve an allocation
2306                          * slot for them here.
2307                          */
2308                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2309                             zp.zp_copies, cio, flags));
2310                 }
2311                 zio_nowait(cio);
2312         }
2313
2314         /*
2315          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2316          */
2317         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2318
2319         zio_nowait(zio);
2320
2321         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2322 }
2323
2324 /*
2325  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2326  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2327  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2328  * mutually exclusive with dedup.
2329  *
2330  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2331  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2332  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2333  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2334  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2335  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2336  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2337  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2338  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2339  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2340  * themselves remain secret.
2341  */
2342 static int
2343 zio_nop_write(zio_t *zio)
2344 {
2345         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2346         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2347         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2348
2349         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2350         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2351         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2352         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2353         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2354         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2355
2356         /*
2357          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2358          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2359          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2360          * allocate a new bp.
2361          */
2362         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2363             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2364             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2365             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2366             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2367             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2368             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2369                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2370
2371         /*
2372          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2373          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2374          */
2375         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2376                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2377                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2378                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2379                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2380                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2381                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2382                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2383
2384                 *bp = *bp_orig;
2385                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2386                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2387         }
2388
2389         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2390 }
2391
2392 /*
2393  * ==========================================================================
2394  * Dedup
2395  * ==========================================================================
2396  */
2397 static void
2398 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2399 {
2400         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2401         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2402         ddt_phys_t *ddp;
2403         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2404
2405         mutex_enter(&pio->io_lock);
2406         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2407         if (zio->io_error == 0)
2408                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2409         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2410                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2411         else
2412                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2413         mutex_exit(&pio->io_lock);
2414 }
2415
2416 static int
2417 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2418 {
2419         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2420
2421         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2422         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2423         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2424
2425         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2426                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2427                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2428                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2429                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2430                 blkptr_t blk;
2431
2432                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2433                 zio->io_vsd = dde;
2434
2435                 if (ddp_self == NULL)
2436                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2437
2438                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2439                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2440                                 continue;
2441                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2442                             &blk);
2443                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2444                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2445                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2446                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2447                             &zio->io_bookmark));
2448                 }
2449                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2450         }
2451
2452         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2453             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2454             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2455
2456         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2457 }
2458
2459 static int
2460 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2461 {
2462         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2463
2464         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2465                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2466         }
2467
2468         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2469         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2470         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2471
2472         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2473                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2474                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2475                 if (ddt == NULL) {
2476                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2477                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2478                 }
2479                 if (dde == NULL) {
2480                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2481                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2482                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2483                 }
2484                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2485                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2486                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2487                 }
2488                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2489                 zio->io_vsd = NULL;
2490         }
2491
2492         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2493
2494         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2495 }
2496
2497 static boolean_t
2498 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2499 {
2500         spa_t *spa = zio->io_spa;
2501
2502         /*
2503          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2504          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2505          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2506          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2507          */
2508         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2509                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2510
2511                 if (lio != NULL) {
2512                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2513                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2514                             zio->io_orig_size) != 0);
2515                 }
2516         }
2517
2518         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2519                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2520
2521                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2522                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2523                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2524                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2525                         int error;
2526
2527                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2528
2529                         ddt_exit(ddt);
2530
2531                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2532                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2533                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2534                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2535
2536                         if (error == 0) {
2537                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2538                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2539                                     zio->io_orig_size) != 0)
2540                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2541                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2542                         }
2543
2544                         ddt_enter(ddt);
2545                         return (error != 0);
2546                 }
2547         }
2548
2549         return (B_FALSE);
2550 }
2551
2552 static void
2553 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2554 {
2555         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2556         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2557         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2558         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2559         zio_t *pio;
2560
2561         if (zio->io_error)
2562                 return;
2563
2564         ddt_enter(ddt);
2565
2566         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2567
2568         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2569
2570         zio_link_t *zl = NULL;
2571         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2572                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2573
2574         ddt_exit(ddt);
2575 }
2576
2577 static void
2578 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2579 {
2580         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2581         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2582         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2583         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2584
2585         ddt_enter(ddt);
2586
2587         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2588         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2589         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2590
2591         if (zio->io_error == 0) {
2592                 zio_link_t *zl = NULL;
2593                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2594                         ddt_phys_addref(ddp);
2595         } else {
2596                 ddt_phys_clear(ddp);
2597         }
2598
2599         ddt_exit(ddt);
2600 }
2601
2602 static void
2603 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2604 {
2605         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2606         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2607         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2608         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2609         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2610         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2611         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2612
2613         ddt_enter(ddt);
2614
2615         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2616         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2617         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2618
2619         if (zio->io_error == 0) {
2620                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2621                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2622                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2623                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2624                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2625                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2626         }
2627
2628         ddt_exit(ddt);
2629 }
2630
2631 static int
2632 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2633 {
2634         spa_t *spa = zio->io_spa;
2635         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2636         uint64_t txg = zio->io_txg;
2637         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2638         int p = zp->zp_copies;
2639         int ditto_copies;
2640         zio_t *cio = NULL;
2641         zio_t *dio = NULL;
2642         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2643         ddt_entry_t *dde;
2644         ddt_phys_t *ddp;
2645
2646         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2647         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2648         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2649
2650         ddt_enter(ddt);
2651         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2652         ddp = &dde->dde_phys[p];
2653
2654         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2655                 /*
2656                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2657                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2658                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2659                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2660                  */
2661                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2662                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2663                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2664                         zio_pop_transforms(zio);
2665                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2666                         BP_ZERO(bp);
2667                 } else {
2668                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2669                 }
2670                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2671                 ddt_exit(ddt);
2672                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2673         }
2674
2675         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2676         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2677
2678         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2679             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2680                 zio_prop_t czp = *zp;
2681
2682                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2683
2684                 /*
2685                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2686                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2687                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2688                  * This is safe, because using the override bp is just an
2689                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2690                  */
2691                 if (zio->io_bp_override) {
2692                         zio_pop_transforms(zio);
2693                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2694                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2695                         zio->io_bp_override = NULL;
2696                         BP_ZERO(bp);
2697                         ddt_exit(ddt);
2698                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2699                 }
2700
2701                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2702                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2703                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2704                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2705
2706                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2707                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2708         }
2709
2710         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2711                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2712                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2713                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2714                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2715                 else
2716                         ddt_phys_addref(ddp);
2717         } else if (zio->io_bp_override) {
2718                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2719                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2720                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2721                 ddt_phys_addref(ddp);
2722         } else {
2723                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2724                     zio->io_orig_size, zp,
2725                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2726                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2727                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2728
2729                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2730                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2731         }
2732
2733         ddt_exit(ddt);
2734
2735         if (cio)
2736                 zio_nowait(cio);
2737         if (dio)
2738                 zio_nowait(dio);
2739
2740         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2741 }
2742
2743 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2744
2745 static int
2746 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2747 {
2748         spa_t *spa = zio->io_spa;
2749         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2750         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2751         ddt_entry_t *dde;
2752         ddt_phys_t *ddp;
2753
2754         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2755         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2756
2757         ddt_enter(ddt);
2758         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2759         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2760         ddt_phys_decref(ddp);
2761         ddt_exit(ddt);
2762
2763         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2764 }
2765
2766 /*
2767  * ==========================================================================
2768  * Allocate and free blocks
2769  * ==========================================================================
2770  */
2771
2772 static zio_t *
2773 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2774 {
2775         zio_t *zio;
2776
2777         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2778
2779         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2780         if (zio == NULL)
2781                 return (NULL);
2782
2783         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2784
2785         /*
2786          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2787          * reserve then we throttle.
2788          */
2789         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2790             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2791                 return (NULL);
2792         }
2793
2794         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2795         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2796
2797         return (zio);
2798 }
2799
2800 static int
2801 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2802 {
2803         spa_t *spa = zio->io_spa;
2804         zio_t *nio;
2805
2806         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2807             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2808             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2809             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2810                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2811         }
2812
2813         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2814
2815         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2816         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2817
2818         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2819
2820         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2821         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2822
2823         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2824         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2825
2826         if (nio == zio)
2827                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2828
2829         if (nio != NULL) {
2830                 ASSERT3U(nio->io_queued_timestamp, <=,
2831                     zio->io_queued_timestamp);
2832                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2833                 /*
2834                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2835                  * it is processed by a different thread. We do this to
2836                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2837                  * throttled and children are making progress. We allow
2838                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2839                  * been waiting.
2840                  */
2841                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2842         }
2843         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2844 }
2845
2846 void
2847 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2848 {
2849         zio_t *zio;
2850
2851         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2852         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2853         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2854         if (zio == NULL)
2855                 return;
2856
2857         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2858         ASSERT0(zio->io_error);
2859         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2860 }
2861
2862 static int
2863 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2864 {
2865         spa_t *spa = zio->io_spa;
2866         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2867         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2868         int error;
2869         int flags = 0;
2870
2871         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2872                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2873                 zio->io_gang_leader = zio;
2874         }
2875
2876         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2877         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2878         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2879         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2880         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2881
2882         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2883                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2884         }
2885         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2886                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2887         }
2888         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2889                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2890         }
2891
2892         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2893             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags, zio);
2894
2895         if (error != 0) {
2896                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2897                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2898                     error);
2899                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2900                         return (zio_write_gang_block(zio));
2901                 zio->io_error = error;
2902         }
2903
2904         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2905 }
2906
2907 static int
2908 zio_dva_free(zio_t *zio)
2909 {
2910         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2911
2912         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2913 }
2914
2915 static int
2916 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2917 {
2918         int error;
2919
2920         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2921         if (error)
2922                 zio->io_error = error;
2923
2924         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2925 }
2926
2927 /*
2928  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2929  * and we want to give back the block we just allocated.
2930  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2931  */
2932 static void
2933 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2934 {
2935         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2936         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2937
2938         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2939                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2940
2941         if (gn != NULL) {
2942                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2943                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2944                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2945                 }
2946         }
2947 }
2948
2949 /*
2950  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2951  */
2952 int
2953 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2954     uint64_t size, boolean_t *slog)
2955 {
2956         int error = 1;
2957
2958         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2959
2960         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2961             new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, NULL);
2962         if (error == 0) {
2963                 *slog = TRUE;
2964         } else {
2965                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2966                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, NULL);
2967                 if (error == 0)
2968                         *slog = FALSE;
2969         }
2970
2971         if (error == 0) {
2972                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2973                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2974                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2975                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2976                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2977                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2978                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2979                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2980                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2981                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2982         }
2983
2984         return (error);
2985 }
2986
2987 /*
2988  * Free an intent log block.
2989  */
2990 void
2991 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2992 {
2993         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2994         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2995
2996         zio_free(spa, txg, bp);
2997 }
2998
2999 /*
3000  * ==========================================================================
3001  * Read, write and delete to physical devices
3002  * ==========================================================================
3003  */
3004
3005
3006 /*
3007  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3008  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3009  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3010  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3011  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3012  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3013  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3014  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3015  */
3016 static int
3017 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3018 {
3019         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3020         uint64_t align;
3021         spa_t *spa = zio->io_spa;
3022         int ret;
3023
3024         ASSERT(zio->io_error == 0);
3025         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3026
3027         if (vd == NULL) {
3028                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3029                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3030
3031                 /*
3032                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3033                  */
3034                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3035                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3036         }
3037
3038         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3039             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3040                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3041                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3042         }
3043
3044         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3045
3046         /*
3047          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3048          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3049          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3050          * characteristics:
3051          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3052          *      - any reads of user data
3053          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3054          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3055          */
3056         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3057             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3058             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3059             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3060                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3061                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3062                 if (old != new)
3063                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3064         }
3065
3066         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3067
3068         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3069             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3070                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3071                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3072                 char *abuf = NULL;
3073                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3074                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3075                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
3076                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3077                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3078                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
3079                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
3080                 }
3081                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3082                     zio_subblock);
3083         }
3084
3085         /*
3086          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3087          * before proceeding.
3088          */
3089         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3090                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3091                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3092         } else {
3093                 /*
3094                  * For the physical io we allow alignment
3095                  * to a logical block size.
3096                  */
3097                 uint64_t log_align =
3098                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3099                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3100                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3101         }
3102
3103         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3104
3105         /*
3106          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3107          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3108          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3109          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3110          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3111          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3112          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3113          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3114          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3115          * The same logic applies to any form of nested replication:
3116          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3117          */
3118         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3119             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3120             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3121             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3122                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3123                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3124                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3125         }
3126
3127         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3128                 switch (zio->io_type) {
3129                 case ZIO_TYPE_READ:
3130                         if (vdev_cache_read(zio))
3131                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3132                         /* FALLTHROUGH */
3133                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3134                 case ZIO_TYPE_FREE:
3135                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3136                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3137
3138                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3139                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3140                                 zio_interrupt(zio);
3141                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3142                         }
3143                         break;
3144                 }
3145                 /*
3146                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3147                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3148                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3149                  */
3150                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3151                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3152                     !trim_map_write_start(zio))
3153                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3154         }
3155
3156         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3157         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3158 }
3159
3160 static int
3161 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3162 {
3163         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3164         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3165         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3166
3167         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3168                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3169         }
3170
3171         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3172             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3173
3174         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3175             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3176             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3177
3178                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3179                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3180                         trim_map_write_done(zio);
3181
3182                 vdev_queue_io_done(zio);
3183
3184                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3185                         vdev_cache_write(zio);
3186
3187                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3188                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3189                             zio, EIO);
3190
3191                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3192                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3193
3194                 if (zio->io_error) {
3195                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3196                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3197                                 /* Not all devices support TRIM. */
3198                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3199                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3200                         } else {
3201                                 unexpected_error = B_TRUE;
3202                         }
3203                 }
3204         }
3205
3206         ops->vdev_op_io_done(zio);
3207
3208         if (unexpected_error)
3209                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3210
3211         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3212 }
3213
3214 /*
3215  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3216  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3217  */
3218 static void
3219 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3220     const void *good_buf)
3221 {
3222         /* no processing needed */
3223         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3224 }
3225
3226 /*ARGSUSED*/
3227 void
3228 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3229 {
3230         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3231
3232         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
3233
3234         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3235         zcr->zcr_cbdata = buf;
3236         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3237         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3238 }
3239
3240 static int
3241 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3242 {
3243         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3244
3245         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3246                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3247         }
3248
3249         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3250                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3251
3252         if (zio->io_vsd != NULL) {
3253                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3254                 zio->io_vsd = NULL;
3255         }
3256
3257         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3258                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3259
3260         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3261             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3262                 switch (zio->io_error) {
3263                 case 0:
3264                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3265                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3266                         break;
3267                 case EOPNOTSUPP:
3268                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3269                         break;
3270                 default:
3271                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3272                         break;
3273                 }
3274         }
3275
3276         /*
3277          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3278          *
3279          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3280          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3281          */
3282         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3283             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3284                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3285                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3286                 zio->io_error = 0;
3287                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3288                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3289                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3290                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3291                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3292                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3293         }
3294
3295         /*
3296          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3297          * if the device is not accessible at all.
3298          */
3299         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3300             !vdev_accessible(vd, zio))
3301                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3302
3303         /*
3304          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3305          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3306          */
3307         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3308             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3309                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3310         }
3311
3312         if (zio->io_error)
3313                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3314
3315         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3316             zio->io_physdone != NULL) {
3317                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3318                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3319                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3320         }
3321
3322         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3323 }
3324
3325 void
3326 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3327 {
3328         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3329         ASSERT(zio->io_error == 0);
3330
3331         zio->io_stage >>= 1;
3332 }
3333
3334 void
3335 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3336 {
3337         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3338
3339         zio->io_stage >>= 1;
3340 }
3341
3342 void
3343 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3344 {
3345         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3346         ASSERT(zio->io_error == 0);
3347
3348         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3349         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3350 }
3351
3352 /*
3353  * ==========================================================================
3354  * Generate and verify checksums
3355  * ==========================================================================
3356  */
3357 static int
3358 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3359 {
3360         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3361         enum zio_checksum checksum;
3362
3363         if (bp == NULL) {
3364                 /*
3365                  * This is zio_write_phys().
3366                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3367                  */
3368                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3369
3370                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3371                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3372
3373                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3374         } else {
3375                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3376                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3377                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3378                 } else {
3379                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3380                 }
3381         }
3382
3383         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3384
3385         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3386 }
3387
3388 static int
3389 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3390 {
3391         zio_bad_cksum_t info;
3392         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3393         int error;
3394
3395         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3396
3397         if (bp == NULL) {
3398                 /*
3399                  * This is zio_read_phys().
3400                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3401                  */
3402                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3403                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3404
3405                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3406         }
3407
3408         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3409                 zio->io_error = error;
3410                 if (error == ECKSUM &&
3411                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3412                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3413                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3414                             zio->io_size, NULL, &info);
3415                 }
3416         }
3417
3418         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3419 }
3420
3421 /*
3422  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3423  */
3424 void
3425 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3426 {
3427         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3428 }
3429
3430 /*
3431  * ==========================================================================
3432  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3433  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3434  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3435  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3436  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3437  * ==========================================================================
3438  */
3439 int
3440 zio_worst_error(int e1, int e2)
3441 {
3442         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3443         int r1, r2;
3444
3445         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3446                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3447                         break;
3448
3449         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3450                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3451                         break;
3452
3453         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3454 }
3455
3456 /*
3457  * ==========================================================================
3458  * I/O completion
3459  * ==========================================================================
3460  */
3461 static int
3462 zio_ready(zio_t *zio)
3463 {
3464         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3465         zio_t *pio, *pio_next;
3466         zio_link_t *zl = NULL;
3467
3468         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
3469             ZIO_WAIT_READY)) {
3470                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3471         }
3472
3473         if (zio->io_ready) {
3474                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3475                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3476                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3477                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3478
3479                 zio->io_ready(zio);
3480         }
3481
3482         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3483                 zio->io_bp_copy = *bp;
3484
3485         if (zio->io_error != 0) {
3486                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3487
3488                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3489                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3490                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3491                         /*
3492                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3493                          * issue the next I/O to allocate.
3494                          */
3495                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3496                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3497                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3498                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3499                 }
3500         }
3501
3502         mutex_enter(&zio->io_lock);
3503         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3504         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3505         mutex_exit(&zio->io_lock);
3506
3507         /*
3508          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3509          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3510          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3511          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3512          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3513          */
3514         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3515                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3516                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3517         }
3518
3519         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3520                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3521                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3522                 } else {
3523                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3524                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3525                 }
3526         }
3527
3528         if (zio_injection_enabled &&
3529             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3530                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3531
3532         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3533 }
3534
3535 /*
3536  * Update the allocation throttle accounting.
3537  */
3538 static void
3539 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3540 {
3541         zio_t *lio = zio->io_logical;
3542         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3543         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3544         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3545
3546         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3547         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3548         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3549         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3550         ASSERT(vd != NULL);
3551         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3552         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3553         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3554         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3555         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3556
3557         /*
3558          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3559          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3560          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3561          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3562          * it here.
3563          */
3564         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3565                 /*
3566                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3567                  * would have been the one that performed the allocation.
3568                  */
3569                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3570                         pio = zio_unique_parent(pio);
3571                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3572         }
3573
3574         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3575         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3576         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3577         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3578         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3579
3580         mutex_enter(&pio->io_lock);
3581         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3582         mutex_exit(&pio->io_lock);
3583
3584         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3585             1, pio);
3586
3587         /*
3588          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3589          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3590          * dispatched to another taskq thread.
3591          */
3592         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3593 }
3594
3595 static int
3596 zio_done(zio_t *zio)
3597 {
3598         spa_t *spa = zio->io_spa;
3599         zio_t *lio = zio->io_logical;
3600         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3601         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3602         uint64_t psize = zio->io_size;
3603         zio_t *pio, *pio_next;
3604         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3605         zio_link_t *zl = NULL;
3606
3607         /*
3608          * If our children haven't all completed,
3609          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3610          */
3611         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
3612                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3613         }
3614
3615         /*
3616          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3617          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3618          * write. We must do this since the allocation is performed
3619          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3620          */
3621         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3622             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3623                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3624                 zio_dva_throttle_done(zio);
3625         }
3626
3627         /*
3628          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3629          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3630          */
3631         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3632                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3633                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3634                 ASSERT(bp != NULL);
3635                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3636                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3637         }
3638
3639         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3640                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3641                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3642
3643         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3644                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3645                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3646                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3647                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3648                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3649                     zio->io_bp_override == NULL &&
3650                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3651                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3652                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3653                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3654                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3655                 }
3656                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3657                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3658         }
3659
3660         /*
3661          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3662          */
3663         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3664         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3665         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3666
3667         /*
3668          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3669          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3670          */
3671         if (zio->io_error == 0) {
3672                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3673                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3674                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3675                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3676                         char *abuf = zio->io_data;
3677
3678                         if (asize != psize) {
3679                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3680                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3681                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3682                         }
3683
3684                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3685                         zcr->zcr_next = NULL;
3686                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3687                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3688
3689                         if (asize != psize)
3690                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3691                 }
3692         }
3693
3694         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3695
3696         vdev_stat_update(zio, psize);
3697
3698         if (zio->io_error) {
3699                 /*
3700                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3701                  * generate an error message describing the I/O failure
3702                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3703                  * device is currently unavailable.
3704                  */
3705                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3706                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3707
3708                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3709                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3710                     zio == lio) {
3711                         /*
3712                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3713                          * error and generate a logical data ereport.
3714                          */
3715                         spa_log_error(spa, zio);
3716                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3717                             0, 0);
3718                 }
3719         }
3720
3721         if (zio->io_error && zio == lio) {
3722                 /*
3723                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3724                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3725                  */
3726                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3727                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3728
3729                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3730                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3731                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3732                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3733                         else
3734                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3735                 }
3736
3737                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3738                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3739                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3740                     zio->io_error == ENXIO &&
3741                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3742                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3743                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3744
3745                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3746                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3747
3748                 /*
3749                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3750                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3751                  * based on checksums.  It also might be a good place
3752                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3753                  * processing.
3754                  */
3755         }
3756
3757         /*
3758          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3759          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3760          * errors with errors that happened to the zio itself when
3761          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3762          */
3763         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3764
3765         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3766             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3767             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3768                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3769
3770         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3771
3772         /*
3773          * Godfather I/Os should never suspend.
3774          */
3775         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3776             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3777                 zio->io_reexecute = 0;
3778
3779         if (zio->io_reexecute) {
3780                 /*
3781                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3782                  *
3783                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3784                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3785                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3786                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3787                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3788                  *
3789                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3790                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3791                  * parents not executing until children are ready.
3792                  */
3793                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3794
3795                 zio->io_gang_leader = NULL;
3796
3797                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3798                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3799                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3800
3801                 /*
3802                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3803                  * not a true parent to them. It will track them through
3804                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3805                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3806                  * I/O to return status without blocking.
3807                  */
3808                 zl = NULL;
3809                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3810                     pio = pio_next) {
3811                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3812                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3813
3814                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3815                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3816                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3817                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3818                         }
3819                 }
3820
3821                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3822                         /*
3823                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3824                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3825                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3826                          */
3827                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3828                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3829                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3830                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3831                         /*
3832                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3833                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3834                          */
3835                         zio_suspend(spa, zio);
3836                 } else {
3837                         /*
3838                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3839                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3840                          */
3841 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3842                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3843 #else
3844                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3845 #endif
3846                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3847                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3848                             0, &zio->io_tqent);
3849                 }
3850                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3851         }
3852
3853         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3854         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3855         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3856
3857         /*
3858          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3859          */
3860         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3861                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3862                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3863                 zcr->zcr_next = NULL;
3864                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3865                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3866         }
3867
3868         /*
3869          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3870          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3871          * such, cannot acquire any new parents.
3872          */
3873         if (zio->io_done)
3874                 zio->io_done(zio);
3875
3876         mutex_enter(&zio->io_lock);
3877         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3878         mutex_exit(&zio->io_lock);
3879
3880         zl = NULL;
3881         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3882                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3883                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3884                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3885                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3886         }
3887
3888         if (zio->io_waiter != NULL) {
3889                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3890                 zio->io_executor = NULL;
3891                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3892                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3893         } else {
3894                 zio_destroy(zio);
3895         }
3896
3897         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3898 }
3899
3900 /*
3901  * ==========================================================================
3902  * I/O pipeline definition
3903  * ==========================================================================
3904  */
3905 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3906         NULL,
3907         zio_read_bp_init,
3908         zio_write_bp_init,
3909         zio_free_bp_init,
3910         zio_issue_async,
3911         zio_write_compress,
3912         zio_checksum_generate,
3913         zio_nop_write,
3914         zio_ddt_read_start,
3915         zio_ddt_read_done,
3916         zio_ddt_write,
3917         zio_ddt_free,
3918         zio_gang_assemble,
3919         zio_gang_issue,
3920         zio_dva_throttle,
3921         zio_dva_allocate,
3922         zio_dva_free,
3923         zio_dva_claim,
3924         zio_ready,
3925         zio_vdev_io_start,
3926         zio_vdev_io_done,
3927         zio_vdev_io_assess,
3928         zio_checksum_verify,
3929         zio_done
3930 };
3931
3932
3933
3934
3935 /*
3936  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3937  * pre-order traversal of the object tree.
3938  *
3939  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3940  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3941  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3942  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3943  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3944  * non-meta-dnode bookmarks.
3945  *
3946  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3947  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3948  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3949  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3950  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3951  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3952  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3953  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3954  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3955  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3956  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3957  */
3958 int
3959 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3960     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3961 {
3962         /*
3963          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3964          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3965          * normal-object equivalents.
3966          */
3967         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3968         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3969         uint64_t zb1level, zb2level;
3970
3971         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3972             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3973             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3974                 return (0);
3975
3976         /*
3977          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3978          */
3979         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3980         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3981
3982         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3983                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3984                 zb1L0 = 0;
3985                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3986         } else {
3987                 zb1obj = zb1->zb_object;
3988                 zb1level = zb1->zb_level;
3989         }
3990
3991         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3992                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3993                 zb2L0 = 0;
3994                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3995         } else {
3996                 zb2obj = zb2->zb_object;
3997                 zb2level = zb2->zb_level;
3998         }
3999
4000         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4001         if (zb1obj != zb2obj)
4002                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4003         else if (zb1L0 != zb2L0)
4004                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4005         else if (zb1level != zb2level)
4006                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4007         /*
4008          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4009          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4010          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4011          */
4012         return (0);
4013 }
4014
4015 /*
4016  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4017  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4018  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4019  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4020  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4021  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4022  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4023  *  visited.
4024  */
4025 boolean_t
4026 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4027     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4028 {
4029         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4030         mod_zb.zb_blkid++;
4031         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4032
4033         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4034         if (dnp == NULL)
4035                 return (B_FALSE);
4036
4037         /*
4038          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4039          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4040          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4041          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4042          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4043          *
4044          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4045          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4046          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4047          * always 1, so the math works out.
4048          *
4049          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4050          * to make sure that this code still works afterwards.
4051          */
4052         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4053             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4054             last_block) <= 0);
4055 }