]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Merge llvm, clang, lld, lldb, compiler-rt and libc++ r306956, and update
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2017 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/metaslab_impl.h>
45 #include <sys/abd.h>
46
47 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
48 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
49 #if defined(__amd64__)
50 static int zio_use_uma = 1;
51 #else
52 static int zio_use_uma = 0;
53 #endif
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 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
58     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
59
60 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
61         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
62           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
63         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of successful TRIM requests" },
65         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
67         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
69 };
70
71 static kstat_t *zio_trim_ksp;
72
73 /*
74  * ==========================================================================
75  * I/O type descriptions
76  * ==========================================================================
77  */
78 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
79         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
80         "zio_ioctl"
81 };
82
83 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
84 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
85     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
86
87 /*
88  * ==========================================================================
89  * I/O kmem caches
90  * ==========================================================================
91  */
92 kmem_cache_t *zio_cache;
93 kmem_cache_t *zio_link_cache;
94 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
95 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
96
97 #ifdef _KERNEL
98 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
99 #endif
100
101 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
102 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
103
104 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
105         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
106 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
107 /*
108  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
109  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
110  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
111  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
112  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
113  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
114  * enough analysis has been done to determine optimal values.
115  *
116  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
117  * regular blocks are not deferred.
118  */
119 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
123 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
124     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
125 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
126 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
127     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
128
129 /*
130  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
131  * stage set or will have it later in its lifetime.
132  */
133 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
134
135 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
136
137 #ifdef illumos
138 #ifdef ZFS_DEBUG
139 int zio_buf_debug_limit = 16384;
140 #else
141 int zio_buf_debug_limit = 0;
142 #endif
143 #endif
144
145 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
146
147 void
148 zio_init(void)
149 {
150         size_t c;
151         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
152             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
153         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
154             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
155         if (!zio_use_uma)
156                 goto out;
157
158         /*
159          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
160          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
161          * for each quarter-power of 2.
162          */
163         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
164                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
165                 size_t p2 = size;
166                 size_t align = 0;
167                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
168
169                 while (!ISP2(p2))
170                         p2 &= p2 - 1;
171
172 #ifdef illumos
173 #ifndef _KERNEL
174                 /*
175                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
176                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
177                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
178                  * page with a watched buffer.
179                  */
180                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
181                         continue;
182 #endif
183 #endif /* illumos */
184                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
185                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
186                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
187                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
188                 }
189
190                 if (align != 0) {
191                         char name[36];
192                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
193                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
194                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
195
196                         /*
197                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
198                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
199                          * stored with the buffers.
200                          */
201                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
202                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
203                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
204                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
205                 }
206         }
207
208         while (--c != 0) {
209                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
210                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
211                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
212
213                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
216         }
217 out:
218
219         zio_inject_init();
220
221         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
222             KSTAT_TYPE_NAMED,
223             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
224             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
225
226         if (zio_trim_ksp != NULL) {
227                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
228                 kstat_install(zio_trim_ksp);
229         }
230 }
231
232 void
233 zio_fini(void)
234 {
235         size_t c;
236         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
237         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
238
239         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
240                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
241                         last_cache = zio_buf_cache[c];
242                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
243                 }
244                 zio_buf_cache[c] = NULL;
245
246                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
247                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
248                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
249                 }
250                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
251         }
252
253         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
254         kmem_cache_destroy(zio_cache);
255
256         zio_inject_fini();
257
258         if (zio_trim_ksp != NULL) {
259                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
260                 zio_trim_ksp = NULL;
261         }
262 }
263
264 /*
265  * ==========================================================================
266  * Allocate and free I/O buffers
267  * ==========================================================================
268  */
269
270 /*
271  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
272  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
273  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
274  * excess / transient data in-core during a crashdump.
275  */
276 void *
277 zio_buf_alloc(size_t size)
278 {
279         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
280         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
281
282         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
283
284         if (zio_use_uma)
285                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
286         else
287                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
288 }
289
290 /*
291  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
292  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
293  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
294  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
295  */
296 void *
297 zio_data_buf_alloc(size_t size)
298 {
299         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
300
301         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
302
303         if (zio_use_uma)
304                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
305         else
306                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
307 }
308
309 void
310 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
311 {
312         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
313
314         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
315
316         if (zio_use_uma)
317                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
318         else
319                 kmem_free(buf, size);
320 }
321
322 void
323 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
324 {
325         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
326
327         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
328
329         if (zio_use_uma)
330                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
331         else
332                 kmem_free(buf, size);
333 }
334
335 /*
336  * ==========================================================================
337  * Push and pop I/O transform buffers
338  * ==========================================================================
339  */
340 void
341 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
342     zio_transform_func_t *transform)
343 {
344         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
345
346         /*
347          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
348          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
349          */
350 #ifdef illumos
351         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
352 #else
353         IMPLY(zio->io_abd != NULL && abd_is_linear(zio->io_abd),
354             abd_is_linear(data));
355 #endif
356
357         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
358         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
359         zt->zt_bufsize = bufsize;
360         zt->zt_transform = transform;
361
362         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
363         zio->io_transform_stack = zt;
364
365         zio->io_abd = data;
366         zio->io_size = size;
367 }
368
369 void
370 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
371 {
372         zio_transform_t *zt;
373
374         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
375                 if (zt->zt_transform != NULL)
376                         zt->zt_transform(zio,
377                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
378
379                 if (zt->zt_bufsize != 0)
380                         abd_free(zio->io_abd);
381
382                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
383                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
384                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
385
386                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
387         }
388 }
389
390 /*
391  * ==========================================================================
392  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
393  * ==========================================================================
394  */
395 static void
396 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
397 {
398         ASSERT(zio->io_size > size);
399
400         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
401                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
402 }
403
404 static void
405 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
406 {
407         if (zio->io_error == 0) {
408                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
409                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
410                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
411                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
412
413                 if (ret != 0)
414                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
415         }
416 }
417
418 /*
419  * ==========================================================================
420  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
421  * ==========================================================================
422  */
423 zio_t *
424 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
425 {
426         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
427
428         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
429         if (*zl == NULL)
430                 return (NULL);
431
432         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
433         return ((*zl)->zl_parent);
434 }
435
436 zio_t *
437 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
438 {
439         list_t *cl = &pio->io_child_list;
440
441         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
442         if (*zl == NULL)
443                 return (NULL);
444
445         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
446         return ((*zl)->zl_child);
447 }
448
449 zio_t *
450 zio_unique_parent(zio_t *cio)
451 {
452         zio_link_t *zl = NULL;
453         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
454
455         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
456         return (pio);
457 }
458
459 void
460 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
461 {
462         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
463
464         /*
465          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
466          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
467          * Vdev I/Os can only have vdev children.
468          * The following ASSERT captures all of these constraints.
469          */
470         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
471
472         zl->zl_parent = pio;
473         zl->zl_child = cio;
474
475         mutex_enter(&cio->io_lock);
476         mutex_enter(&pio->io_lock);
477
478         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
479
480         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
481                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
482
483         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
484         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
485
486         pio->io_child_count++;
487         cio->io_parent_count++;
488
489         mutex_exit(&pio->io_lock);
490         mutex_exit(&cio->io_lock);
491 }
492
493 static void
494 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
495 {
496         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
497         ASSERT(zl->zl_child == cio);
498
499         mutex_enter(&cio->io_lock);
500         mutex_enter(&pio->io_lock);
501
502         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
503         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
504
505         pio->io_child_count--;
506         cio->io_parent_count--;
507
508         mutex_exit(&pio->io_lock);
509         mutex_exit(&cio->io_lock);
510
511         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
512 }
513
514 static boolean_t
515 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
516 {
517         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
518         boolean_t waiting = B_FALSE;
519
520         mutex_enter(&zio->io_lock);
521         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
522         if (*countp != 0) {
523                 zio->io_stage >>= 1;
524                 ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
525                 zio->io_stall = countp;
526                 waiting = B_TRUE;
527         }
528         mutex_exit(&zio->io_lock);
529
530         return (waiting);
531 }
532
533 static void
534 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
535 {
536         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
537         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
538
539         mutex_enter(&pio->io_lock);
540         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
541                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
542         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
543         ASSERT3U(*countp, >, 0);
544
545         (*countp)--;
546
547         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
548                 zio_taskq_type_t type =
549                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
550                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
551                 pio->io_stall = NULL;
552                 mutex_exit(&pio->io_lock);
553                 /*
554                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
555                  * the child can continue to make progress. This also
556                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
557                  * parent-child relationships.
558                  */
559                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
560         } else {
561                 mutex_exit(&pio->io_lock);
562         }
563 }
564
565 static void
566 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
567 {
568         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
569                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
570 }
571
572 int
573 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
574 {
575         const zio_t *z1 = x1;
576         const zio_t *z2 = x2;
577
578         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
579                 return (-1);
580         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
581                 return (1);
582
583         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
584                 return (-1);
585         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
586                 return (1);
587
588         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
589                 return (-1);
590         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
591                 return (1);
592
593         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
594                 return (-1);
595         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
596                 return (1);
597
598         if (z1 < z2)
599                 return (-1);
600         if (z1 > z2)
601                 return (1);
602
603         return (0);
604 }
605
606 /*
607  * ==========================================================================
608  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
609  * ==========================================================================
610  */
611 static zio_t *
612 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
613     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
614     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
615     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
616     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
617 {
618         zio_t *zio;
619
620         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
621         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
622         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
623
624         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
625         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
626         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
627
628         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
629
630         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
631         bzero(zio, sizeof (zio_t));
632
633         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
634         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
635
636         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
637             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
638         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
639             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
640         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
641
642         if (vd != NULL)
643                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
644         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
645                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
646         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
647                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
648         else
649                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
650
651         if (bp != NULL) {
652                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
653                 zio->io_bp_copy = *bp;
654                 zio->io_bp_orig = *bp;
655                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
656                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
657                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
658                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
659                         zio->io_logical = zio;
660                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
661                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
662         }
663
664         zio->io_spa = spa;
665         zio->io_txg = txg;
666         zio->io_done = done;
667         zio->io_private = private;
668         zio->io_type = type;
669         zio->io_priority = priority;
670         zio->io_vd = vd;
671         zio->io_offset = offset;
672         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
673         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
674         zio->io_lsize = lsize;
675         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
676         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
677         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
678         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
679
680         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
681         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
682
683         if (zb != NULL)
684                 zio->io_bookmark = *zb;
685
686         if (pio != NULL) {
687                 if (zio->io_logical == NULL)
688                         zio->io_logical = pio->io_logical;
689                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
690                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
691                 zio_add_child(pio, zio);
692         }
693
694         return (zio);
695 }
696
697 static void
698 zio_destroy(zio_t *zio)
699 {
700         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
701         list_destroy(&zio->io_parent_list);
702         list_destroy(&zio->io_child_list);
703         mutex_destroy(&zio->io_lock);
704         cv_destroy(&zio->io_cv);
705         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
706 }
707
708 zio_t *
709 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
710     void *private, enum zio_flag flags)
711 {
712         zio_t *zio;
713
714         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
715             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
716             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
717
718         return (zio);
719 }
720
721 zio_t *
722 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
723 {
724         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
725 }
726
727 void
728 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
729 {
730         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
731                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
732                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
733         }
734         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
735             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
736                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
737                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
738         }
739         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
740             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
741                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
742                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
743         }
744         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
745                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
746                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
747         }
748         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
749                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
750                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
751         }
752
753         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
754                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
755                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
756                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
757                 }
758         }
759
760         /*
761          * Pool-specific checks.
762          *
763          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
764          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
765          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
766          * that are in the log) to be arbitrarily large.
767          */
768         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
769                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
770                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
771                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
772                             "VDEV %llu",
773                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
774                         continue;
775                 }
776                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
777                 if (vd == NULL) {
778                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
779                             "VDEV %llu",
780                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
781                         continue;
782                 }
783                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
784                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
785                             "VDEV %llu",
786                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
787                         continue;
788                 }
789                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
790                         /*
791                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
792                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
793                          * we can't perform any more checks on them.
794                          */
795                         continue;
796                 }
797                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
798                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
799                 if (BP_IS_GANG(bp))
800                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
801                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
802                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
803                             "OFFSET %llu",
804                             bp, i, (longlong_t)offset);
805                 }
806         }
807 }
808
809 zio_t *
810 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
811     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
812     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
813 {
814         zio_t *zio;
815
816         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
817
818         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
819             data, size, size, done, private,
820             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
821             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
822             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
823
824         return (zio);
825 }
826
827 zio_t *
828 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
829     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
830     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
831     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
832     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
833     const zbookmark_phys_t *zb)
834 {
835         zio_t *zio;
836
837         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
838             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
839             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
840             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
841             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
842             zp->zp_level < 32 &&
843             zp->zp_copies > 0 &&
844             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
845
846         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
847             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
848             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
849             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
850
851         zio->io_ready = ready;
852         zio->io_children_ready = children_ready;
853         zio->io_physdone = physdone;
854         zio->io_prop = *zp;
855
856         /*
857          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
858          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
859          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
860          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
861          */
862         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
863                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
864         }
865
866         return (zio);
867 }
868
869 zio_t *
870 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
871     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
872     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
873 {
874         zio_t *zio;
875
876         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
877             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
878             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
879
880         return (zio);
881 }
882
883 void
884 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
885 {
886         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
887         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
888         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
889         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
890
891         /*
892          * We must reset the io_prop to match the values that existed
893          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
894          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
895          */
896         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
897         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
898         zio->io_prop.zp_copies = copies;
899         zio->io_bp_override = bp;
900 }
901
902 void
903 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
904 {
905
906         /*
907          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
908          * process the free here (by ignoring it) rather than
909          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
910          */
911         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
912                 return;
913         metaslab_check_free(spa, bp);
914
915         /*
916          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
917          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
918          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
919          * in-memory list for later processing.
920          */
921         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
922             txg != spa->spa_syncing_txg ||
923             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
924                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
925         } else {
926                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
927                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
928         }
929 }
930
931 zio_t *
932 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
933     uint64_t size, enum zio_flag flags)
934 {
935         zio_t *zio;
936         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
937
938         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
939         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
940         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
941
942         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
943                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
944
945         metaslab_check_free(spa, bp);
946         arc_freed(spa, bp);
947
948         if (zfs_trim_enabled)
949                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
950                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
951         /*
952          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
953          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
954          * not tied up.
955          */
956         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
957                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
958
959         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
960
961         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
962             size, NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
963             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
964
965         return (zio);
966 }
967
968 zio_t *
969 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
970     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
971 {
972         zio_t *zio;
973
974         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
975
976         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
977                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
978
979         /*
980          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
981          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
982          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
983          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
984          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
985          * so that the SPA knows they're in use.
986          *
987          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
988          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
989          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
990          */
991         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
992         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
993         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
994
995         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
996             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
997             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
998         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
999
1000         return (zio);
1001 }
1002
1003 zio_t *
1004 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1005     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1006     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1007 {
1008         zio_t *zio;
1009         int c;
1010
1011         if (vd->vdev_children == 0) {
1012                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1013                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1014                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1015
1016                 zio->io_cmd = cmd;
1017         } else {
1018                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1019
1020                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1021                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1022                             offset, size, done, private, priority, flags));
1023         }
1024
1025         return (zio);
1026 }
1027
1028 zio_t *
1029 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1030     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1031     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1032 {
1033         zio_t *zio;
1034
1035         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1036         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1037             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1038         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1039
1040         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1041             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1042             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1043
1044         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1045
1046         return (zio);
1047 }
1048
1049 zio_t *
1050 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1051     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1052     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1053 {
1054         zio_t *zio;
1055
1056         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1057         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1058             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1059         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1060
1061         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1062             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1063             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1064
1065         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1066
1067         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1068                 /*
1069                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1070                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1071                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1072                  * being written to multiple places in parallel.
1073                  */
1074                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1075                 abd_copy(wbuf, data, size);
1076
1077                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1078         }
1079
1080         return (zio);
1081 }
1082
1083 /*
1084  * Create a child I/O to do some work for us.
1085  */
1086 zio_t *
1087 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1088     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1089     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1090 {
1091         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1092         zio_t *zio;
1093
1094         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1095             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1096
1097         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1098                 /*
1099                  * If we have the bp, then the child should perform the
1100                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1101                  * detection as close to the leaves as possible and
1102                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1103                  */
1104                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1105                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1106         }
1107
1108         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1109         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1110                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1111
1112         if (vd->vdev_children == 0)
1113                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1114
1115         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1116
1117         /*
1118          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1119          * even if the original read was.
1120          */
1121         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1122                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1123
1124         /*
1125          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1126          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1127          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1128          * have already processed the original allocating I/O.
1129          */
1130         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1131             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1132                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1133
1134                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1135                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1136                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1137                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1138                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1139                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1140
1141                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1142         }
1143
1144         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1145             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1146             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1147         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1148
1149         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1150         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1151                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1152
1153         return (zio);
1154 }
1155
1156 zio_t *
1157 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1158     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1159     zio_done_func_t *done, void *private)
1160 {
1161         zio_t *zio;
1162
1163         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1164
1165         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1166             data, size, size, done, private, type, priority,
1167             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1168             vd, offset, NULL,
1169             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1170
1171         return (zio);
1172 }
1173
1174 void
1175 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1176 {
1177         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1178             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1179             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1180 }
1181
1182 zio_t *
1183 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1184 {
1185
1186         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1187
1188         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, size, NULL, NULL,
1189             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1190             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1191             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1192 }
1193
1194 void
1195 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1196 {
1197         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1198         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1199         ASSERT(size <= zio->io_size);
1200
1201         /*
1202          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1203          * reconstruction when reading back less than the block size.
1204          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1205          */
1206         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1207         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1208                 /* we are not doing a raw write */
1209                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1210                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1211         }
1212 }
1213
1214 /*
1215  * ==========================================================================
1216  * Prepare to read and write logical blocks
1217  * ==========================================================================
1218  */
1219
1220 static int
1221 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1222 {
1223         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1224
1225         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1226             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1227             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1228                 uint64_t psize =
1229                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1230                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1231                     psize, psize, zio_decompress);
1232         }
1233
1234         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1235                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1236
1237                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1238                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1239                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1240                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1241         } else {
1242                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1243         }
1244
1245         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1246                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1247
1248         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1249                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1250
1251         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1252                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1253
1254         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1255 }
1256
1257 static int
1258 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1259 {
1260         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1261                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1262
1263         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1264
1265         if (zio->io_bp_override) {
1266                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1267                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1268
1269                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1270                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1271
1272                 *bp = *zio->io_bp_override;
1273                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1274
1275                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1276                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1277
1278                 /*
1279                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1280                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1281                  * has already occurred.
1282                  */
1283                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1284                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1285                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1286                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1287                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1288                 }
1289
1290                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1291
1292                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1293                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1294
1295                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1296                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1297
1298                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1299                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1300                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1301                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1302                 }
1303
1304                 /*
1305                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1306                  * it as a regular write I/O.
1307                  */
1308                 zio->io_bp_override = NULL;
1309                 *bp = zio->io_bp_orig;
1310                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1311         }
1312
1313         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1314 }
1315
1316 static int
1317 zio_write_compress(zio_t *zio)
1318 {
1319         spa_t *spa = zio->io_spa;
1320         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1321         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1322         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1323         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1324         uint64_t psize = zio->io_size;
1325         int pass = 1;
1326
1327         EQUIV(lsize != psize, (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW) != 0);
1328
1329         /*
1330          * If our children haven't all reached the ready stage,
1331          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1332          */
1333         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1334             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1335                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
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 it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1378         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF && psize == lsize) {
1379                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1380                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1381                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1382                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1383                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1384                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1385                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1386                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1387                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1388                             cbuf, compress, lsize, psize);
1389                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1390                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1391                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1392                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1393                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1394                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1395                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1396                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1397                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1398                 } else {
1399                         /*
1400                          * Round up compressed size up to the ashift
1401                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1402                          * This ensures that the compressed size of the BP
1403                          * (and thus compressratio property) are correct,
1404                          * in that we charge for the padding used to fill out
1405                          * the last sector.
1406                          */
1407                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1408                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1409                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1410                         if (rounded >= lsize) {
1411                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1412                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1413                                 psize = lsize;
1414                         } else {
1415                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1416                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1417                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1418                                 psize = rounded;
1419                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1420                                     psize, lsize, NULL);
1421                         }
1422                 }
1423
1424                 /*
1425                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1426                  * it as a regular write I/O.
1427                  */
1428                 zio->io_bp_override = NULL;
1429                 *bp = zio->io_bp_orig;
1430                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1431         } else {
1432                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1433         }
1434
1435         /*
1436          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1437          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1438          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1439          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1440          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1441          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1442          */
1443         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1444             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1445             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1446                 ASSERT(psize != 0);
1447                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1448                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1449                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1450         } else {
1451                 BP_ZERO(bp);
1452                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1453         }
1454
1455         if (psize == 0) {
1456                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1457                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1458                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1459                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1460                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1461                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1462                 }
1463                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1464         } else {
1465                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1466                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1467                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1468                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1469                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1470                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1471                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1472                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1473                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1474                 if (zp->zp_dedup) {
1475                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1476                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1477                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1478                 }
1479                 if (zp->zp_nopwrite) {
1480                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1481                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1482                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1483                 }
1484         }
1485         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1486 }
1487
1488 static int
1489 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1490 {
1491         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1492
1493         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1494                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1495                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1496         }
1497
1498         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1499 }
1500
1501 /*
1502  * ==========================================================================
1503  * Execute the I/O pipeline
1504  * ==========================================================================
1505  */
1506
1507 static void
1508 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1509 {
1510         spa_t *spa = zio->io_spa;
1511         zio_type_t t = zio->io_type;
1512         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1513
1514         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1515
1516         /*
1517          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1518          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1519          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1520          */
1521         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1522                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1523
1524         /*
1525          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1526          */
1527         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1528                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1529
1530         /*
1531          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1532          * available.
1533          */
1534         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1535             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1536                 q++;
1537
1538         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1539
1540         /*
1541          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1542          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1543          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1544          */
1545 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1546         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1547 #else
1548         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1549 #endif
1550         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1551             flags, &zio->io_tqent);
1552 }
1553
1554 static boolean_t
1555 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1556 {
1557         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1558         spa_t *spa = zio->io_spa;
1559
1560         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1561                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1562                 uint_t i;
1563                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1564                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1565                                 return (B_TRUE);
1566                 }
1567         }
1568
1569         return (B_FALSE);
1570 }
1571
1572 static int
1573 zio_issue_async(zio_t *zio)
1574 {
1575         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1576
1577         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1578 }
1579
1580 void
1581 zio_interrupt(zio_t *zio)
1582 {
1583         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1584 }
1585
1586 void
1587 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1588 {
1589         /*
1590          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1591          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1592          * functionality has been disabled for userspace builds.
1593          */
1594
1595 #ifdef _KERNEL
1596         /*
1597          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1598          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1599          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1600          */
1601         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1602                 hrtime_t now = gethrtime();
1603
1604                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1605                         /*
1606                          * This IO has already taken longer than the target
1607                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1608                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1609                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1610                          * the target latency being set to a value less than
1611                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1612                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1613                          * IO request).
1614                          */
1615
1616                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1617                             hrtime_t, now);
1618
1619                         zio_interrupt(zio);
1620                 } else {
1621                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1622
1623                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1624                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1625
1626                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1627                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1628                 }
1629
1630                 return;
1631         }
1632 #endif
1633
1634         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1635         zio_interrupt(zio);
1636 }
1637
1638 /*
1639  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1640  *
1641  *      (1) the I/O completes
1642  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1643  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1644  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1645  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1646  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1647  *
1648  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1649  * burns a thread in cv_wait().
1650  *
1651  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1652  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1653  */
1654 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1655
1656 void
1657 zio_execute(zio_t *zio)
1658 {
1659         zio->io_executor = curthread;
1660
1661         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1662
1663         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1664                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1665                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1666                 int rv;
1667
1668                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1669                 ASSERT(ISP2(stage));
1670                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1671
1672                 do {
1673                         stage <<= 1;
1674                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1675
1676                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1677
1678                 /*
1679                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1680                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1681                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1682                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1683                  *
1684                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1685                  * be sent to disk promptly.
1686                  */
1687                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1688                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1689                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1690                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1691                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1692                         return;
1693                 }
1694
1695                 zio->io_stage = stage;
1696                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1697                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1698
1699                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1700                         return;
1701
1702                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1703         }
1704 }
1705
1706 /*
1707  * ==========================================================================
1708  * Initiate I/O, either sync or async
1709  * ==========================================================================
1710  */
1711 int
1712 zio_wait(zio_t *zio)
1713 {
1714         int error;
1715
1716         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1717         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1718
1719         zio->io_waiter = curthread;
1720         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1721         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1722
1723         zio_execute(zio);
1724
1725         mutex_enter(&zio->io_lock);
1726         while (zio->io_executor != NULL)
1727                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1728         mutex_exit(&zio->io_lock);
1729
1730         error = zio->io_error;
1731         zio_destroy(zio);
1732
1733         return (error);
1734 }
1735
1736 void
1737 zio_nowait(zio_t *zio)
1738 {
1739         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1740
1741         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1742             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1743                 /*
1744                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1745                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1746                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1747                  */
1748                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1749
1750                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1751         }
1752
1753         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1754         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1755         zio_execute(zio);
1756 }
1757
1758 /*
1759  * ==========================================================================
1760  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1761  * ==========================================================================
1762  */
1763
1764 static void
1765 zio_reexecute(zio_t *pio)
1766 {
1767         zio_t *cio, *cio_next;
1768
1769         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1770         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1771         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1772         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1773
1774         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1775         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1776         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1777         pio->io_reexecute = 0;
1778         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1779         pio->io_pipeline_trace = 0;
1780         pio->io_error = 0;
1781         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1782                 pio->io_state[w] = 0;
1783         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1784                 pio->io_child_error[c] = 0;
1785
1786         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1787                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1788
1789         /*
1790          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1791          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1792          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1793          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1794          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1795          */
1796         zio_link_t *zl = NULL;
1797         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1798                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1799                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1800                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1801                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1802                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1803                 zio_reexecute(cio);
1804         }
1805
1806         /*
1807          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1808          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1809          * responsibility of the caller to wait on him.
1810          */
1811         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1812                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1813                 zio_execute(pio);
1814         }
1815 }
1816
1817 void
1818 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1819 {
1820         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1821                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1822                     "failure and the failure mode property for this pool "
1823                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1824
1825         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1826
1827         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1828
1829         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1830                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1831                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1832                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1833
1834         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1835
1836         if (zio != NULL) {
1837                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1838                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1839                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1840                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1841                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1842                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1843         }
1844
1845         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1846 }
1847
1848 int
1849 zio_resume(spa_t *spa)
1850 {
1851         zio_t *pio;
1852
1853         /*
1854          * Reexecute all previously suspended i/o.
1855          */
1856         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1857         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1858         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1859         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1860         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1861         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1862
1863         if (pio == NULL)
1864                 return (0);
1865
1866         zio_reexecute(pio);
1867         return (zio_wait(pio));
1868 }
1869
1870 void
1871 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1872 {
1873         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1874         while (spa_suspended(spa))
1875                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1876         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1877 }
1878
1879 /*
1880  * ==========================================================================
1881  * Gang blocks.
1882  *
1883  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1884  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1885  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1886  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1887  * block from smaller fragments.
1888  *
1889  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1890  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1891  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1892  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1893  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1894  *
1895  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1896  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1897  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1898  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1899  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1900  *
1901  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1902  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1903  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1904  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1905  *
1906  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1907  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1908  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1909  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1910  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1911  * bps for every constituent of the gang block.
1912  *
1913  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1914  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1915  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1916  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1917  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1918  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1919  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1920  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1921  * gang header's blk_cksum as described above.
1922  *
1923  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1924  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1925  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1926  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1927  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1928  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1929  *
1930  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1931  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1932  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1933  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1934  *
1935  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1936  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1937  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1938  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1939  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1940  *
1941  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1942  * ==========================================================================
1943  */
1944
1945 static void
1946 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
1947 {
1948         abd_put(zio->io_abd);
1949 }
1950
1951 static zio_t *
1952 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1953     uint64_t offset)
1954 {
1955         if (gn != NULL)
1956                 return (pio);
1957
1958         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
1959             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
1960             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1961             &pio->io_bookmark));
1962 }
1963
1964 static zio_t *
1965 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
1966     uint64_t offset)
1967 {
1968         zio_t *zio;
1969
1970         if (gn != NULL) {
1971                 abd_t *gbh_abd =
1972                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1973                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1974                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
1975                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1976                     &pio->io_bookmark);
1977                 /*
1978                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1979                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1980                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1981                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1982                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1983                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1984                  * this is just good hygiene.)
1985                  */
1986                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1987                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
1988
1989                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1990                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
1991
1992                         abd_put(buf);
1993                 }
1994                 /*
1995                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1996                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1997                  */
1998                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1999                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2000         } else {
2001                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2002                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2003                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2004                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2005         }
2006
2007         return (zio);
2008 }
2009
2010 /* ARGSUSED */
2011 static zio_t *
2012 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2013     uint64_t offset)
2014 {
2015         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2016             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
2017             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2018 }
2019
2020 /* ARGSUSED */
2021 static zio_t *
2022 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2023     uint64_t offset)
2024 {
2025         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2026             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2027 }
2028
2029 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2030         NULL,
2031         zio_read_gang,
2032         zio_rewrite_gang,
2033         zio_free_gang,
2034         zio_claim_gang,
2035         NULL
2036 };
2037
2038 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2039
2040 static zio_gang_node_t *
2041 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2042 {
2043         zio_gang_node_t *gn;
2044
2045         ASSERT(*gnpp == NULL);
2046
2047         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2048         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2049         *gnpp = gn;
2050
2051         return (gn);
2052 }
2053
2054 static void
2055 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2056 {
2057         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2058
2059         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2060                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2061
2062         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2063         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2064         *gnpp = NULL;
2065 }
2066
2067 static void
2068 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2069 {
2070         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2071
2072         if (gn == NULL)
2073                 return;
2074
2075         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2076                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2077
2078         zio_gang_node_free(gnpp);
2079 }
2080
2081 static void
2082 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2083 {
2084         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2085         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2086
2087         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2088         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2089
2090         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2091             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2092             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2093 }
2094
2095 static void
2096 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2097 {
2098         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2099         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2100         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2101
2102         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2103         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2104
2105         if (zio->io_error)
2106                 return;
2107
2108         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2109         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2110                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2111
2112         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2113         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2114         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2115
2116         abd_put(zio->io_abd);
2117
2118         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2119                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2120                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2121                         continue;
2122                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2123         }
2124 }
2125
2126 static void
2127 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2128     uint64_t offset)
2129 {
2130         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2131         zio_t *zio;
2132
2133         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2134         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2135         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2136
2137         /*
2138          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2139          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2140          */
2141         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2142
2143         if (gn != NULL) {
2144                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2145
2146                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2147                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2148                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2149                                 continue;
2150                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2151                             offset);
2152                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2153                 }
2154         }
2155
2156         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_abd != NULL)
2157                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2158
2159         if (zio != pio)
2160                 zio_nowait(zio);
2161 }
2162
2163 static int
2164 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2165 {
2166         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2167
2168         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2169         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2170
2171         zio->io_gang_leader = zio;
2172
2173         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2174
2175         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2176 }
2177
2178 static int
2179 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2180 {
2181         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2182
2183         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
2184                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2185
2186         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2187         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2188
2189         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2190                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2191                     0);
2192         else
2193                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2194
2195         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2196
2197         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2198 }
2199
2200 static void
2201 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2202 {
2203         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2204         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2205         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2206         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2207         uint64_t asize;
2208
2209         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2210                 return;
2211
2212         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2213
2214         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2215         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2216         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2217         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2218         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2219
2220         mutex_enter(&pio->io_lock);
2221         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2222                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2223                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2224                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2225                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2226         }
2227         mutex_exit(&pio->io_lock);
2228 }
2229
2230 static void
2231 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2232 {
2233         abd_put(zio->io_abd);
2234 }
2235
2236 static int
2237 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2238 {
2239         spa_t *spa = pio->io_spa;
2240         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2241         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2242         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2243         zio_t *zio;
2244         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2245         zio_gbh_phys_t *gbh;
2246         abd_t *gbh_abd;
2247         uint64_t txg = pio->io_txg;
2248         uint64_t resid = pio->io_size;
2249         uint64_t lsize;
2250         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2251         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2252         zio_prop_t zp;
2253         int error;
2254
2255         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2256         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2257                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2258                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2259
2260                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2261                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2262
2263                 /*
2264                  * The logical zio has already placed a reservation for
2265                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2266                  * additional copies. These additional copies
2267                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2268                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2269                  * additional reservations for gang blocks.
2270                  */
2271                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2272                     pio, flags));
2273         }
2274
2275         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2276             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2277             &pio->io_alloc_list, pio);
2278         if (error) {
2279                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2280                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2281                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2282
2283                         /*
2284                          * If we failed to allocate the gang block header then
2285                          * we remove any additional allocation reservations that
2286                          * we placed here. The original reservation will
2287                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2288                          * stage.
2289                          */
2290                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2291                             gbh_copies - copies, pio);
2292                 }
2293                 pio->io_error = error;
2294                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2295         }
2296
2297         if (pio == gio) {
2298                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2299         } else {
2300                 gnpp = pio->io_private;
2301                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2302         }
2303
2304         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2305         gbh = gn->gn_gbh;
2306         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2307         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2308
2309         /*
2310          * Create the gang header.
2311          */
2312         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2313             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2314             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2315
2316         /*
2317          * Create and nowait the gang children.
2318          */
2319         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2320                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2321                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2322                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2323
2324                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2325                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2326                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2327                 zp.zp_level = 0;
2328                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2329                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2330                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2331                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2332
2333                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2334                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2335                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2336                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2337                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2338
2339                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2340                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2341                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2342
2343                         /*
2344                          * Gang children won't throttle but we should
2345                          * account for their work, so reserve an allocation
2346                          * slot for them here.
2347                          */
2348                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2349                             zp.zp_copies, cio, flags));
2350                 }
2351                 zio_nowait(cio);
2352         }
2353
2354         /*
2355          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2356          */
2357         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2358
2359         zio_nowait(zio);
2360
2361         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2362 }
2363
2364 /*
2365  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2366  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2367  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2368  * mutually exclusive with dedup.
2369  *
2370  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2371  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2372  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2373  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2374  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2375  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2376  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2377  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2378  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2379  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2380  * themselves remain secret.
2381  */
2382 static int
2383 zio_nop_write(zio_t *zio)
2384 {
2385         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2386         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2387         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2388
2389         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2390         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2391         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2392         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2393         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2394         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2395
2396         /*
2397          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2398          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2399          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2400          * allocate a new bp.
2401          */
2402         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2403             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2404             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2405             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2406             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2407             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2408             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2409                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2410
2411         /*
2412          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2413          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2414          */
2415         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2416                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2417                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2418                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2419                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2420                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2421                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2422                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2423
2424                 *bp = *bp_orig;
2425                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2426                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2427         }
2428
2429         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2430 }
2431
2432 /*
2433  * ==========================================================================
2434  * Dedup
2435  * ==========================================================================
2436  */
2437 static void
2438 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2439 {
2440         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2441         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2442         ddt_phys_t *ddp;
2443         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2444
2445         mutex_enter(&pio->io_lock);
2446         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2447         if (zio->io_error == 0)
2448                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2449
2450         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2451                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2452         else
2453                 abd_free(zio->io_abd);
2454         mutex_exit(&pio->io_lock);
2455 }
2456
2457 static int
2458 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2459 {
2460         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2461
2462         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2463         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2464         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2465
2466         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2467                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2468                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2469                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2470                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2471                 blkptr_t blk;
2472
2473                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2474                 zio->io_vsd = dde;
2475
2476                 if (ddp_self == NULL)
2477                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2478
2479                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2480                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2481                                 continue;
2482                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2483                             &blk);
2484                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2485                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2486                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2487                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2488                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2489                 }
2490                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2491         }
2492
2493         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2494             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2495             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2496
2497         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2498 }
2499
2500 static int
2501 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2502 {
2503         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2504
2505         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2506                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2507
2508         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2509         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2510         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2511
2512         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2513                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2514                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2515                 if (ddt == NULL) {
2516                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2517                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2518                 }
2519                 if (dde == NULL) {
2520                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2521                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2522                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2523                 }
2524                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2525                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2526                             zio->io_size);
2527                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2528                 }
2529                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2530                 zio->io_vsd = NULL;
2531         }
2532
2533         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2534
2535         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2536 }
2537
2538 static boolean_t
2539 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2540 {
2541         spa_t *spa = zio->io_spa;
2542         boolean_t do_raw = (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2543
2544         /* We should never get a raw, override zio */
2545         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2546
2547         /*
2548          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2549          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2550          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2551          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2552          */
2553         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2554                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2555
2556                 if (lio != NULL) {
2557                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2558                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd,
2559                             zio->io_orig_size) != 0);
2560                 }
2561         }
2562
2563         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2564                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2565
2566                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2567                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2568                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2569                         int zio_flags = ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
2570                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2571                         int error;
2572
2573                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2574
2575                         ddt_exit(ddt);
2576
2577                         /*
2578                          * Intuitively, it would make more sense to compare
2579                          * io_abd than io_orig_abd in the raw case since you
2580                          * don't want to look at any transformations that have
2581                          * happened to the data. However, for raw I/Os the
2582                          * data will actually be the same in io_abd and
2583                          * io_orig_abd, so all we have to do is issue this as
2584                          * a raw ARC read.
2585                          */
2586                         if (do_raw) {
2587                                 zio_flags |= ZIO_FLAG_RAW;
2588                                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_orig_size);
2589                                 ASSERT0(abd_cmp(zio->io_abd, zio->io_orig_abd,
2590                                     zio->io_size));
2591                                 ASSERT3P(zio->io_transform_stack, ==, NULL);
2592                         }
2593
2594                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2595                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2596                             zio_flags, &aflags, &zio->io_bookmark);
2597
2598                         if (error == 0) {
2599                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2600                                     abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2601                                     zio->io_orig_size) != 0)
2602                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2603                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2604                         }
2605
2606                         ddt_enter(ddt);
2607                         return (error != 0);
2608                 }
2609         }
2610
2611         return (B_FALSE);
2612 }
2613
2614 static void
2615 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2616 {
2617         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2618         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2619         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2620         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2621         zio_t *pio;
2622
2623         if (zio->io_error)
2624                 return;
2625
2626         ddt_enter(ddt);
2627
2628         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2629
2630         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2631
2632         zio_link_t *zl = NULL;
2633         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2634                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2635
2636         ddt_exit(ddt);
2637 }
2638
2639 static void
2640 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2641 {
2642         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2643         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2644         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2645         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2646
2647         ddt_enter(ddt);
2648
2649         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2650         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2651         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2652
2653         if (zio->io_error == 0) {
2654                 zio_link_t *zl = NULL;
2655                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2656                         ddt_phys_addref(ddp);
2657         } else {
2658                 ddt_phys_clear(ddp);
2659         }
2660
2661         ddt_exit(ddt);
2662 }
2663
2664 static void
2665 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2666 {
2667         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2668         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2669         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2670         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2671         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2672         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2673         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2674
2675         ddt_enter(ddt);
2676
2677         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2678         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2679         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2680
2681         if (zio->io_error == 0) {
2682                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2683                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2684                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2685                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2686                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2687                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2688         }
2689
2690         ddt_exit(ddt);
2691 }
2692
2693 static int
2694 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2695 {
2696         spa_t *spa = zio->io_spa;
2697         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2698         uint64_t txg = zio->io_txg;
2699         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2700         int p = zp->zp_copies;
2701         int ditto_copies;
2702         zio_t *cio = NULL;
2703         zio_t *dio = NULL;
2704         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2705         ddt_entry_t *dde;
2706         ddt_phys_t *ddp;
2707
2708         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2709         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2710         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2711         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
2712
2713         ddt_enter(ddt);
2714         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2715         ddp = &dde->dde_phys[p];
2716
2717         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2718                 /*
2719                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2720                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2721                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2722                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2723                  */
2724                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2725                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2726                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2727                         zio_pop_transforms(zio);
2728                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2729                         BP_ZERO(bp);
2730                 } else {
2731                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2732                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
2733                 }
2734                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
2735                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2736                 ddt_exit(ddt);
2737                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2738         }
2739
2740         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2741         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2742
2743         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2744             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2745                 zio_prop_t czp = *zp;
2746
2747                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2748
2749                 /*
2750                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2751                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2752                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2753                  * This is safe, because using the override bp is just an
2754                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2755                  */
2756                 if (zio->io_bp_override) {
2757                         zio_pop_transforms(zio);
2758                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2759                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2760                         zio->io_bp_override = NULL;
2761                         BP_ZERO(bp);
2762                         ddt_exit(ddt);
2763                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2764                 }
2765
2766                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2767                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2768                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2769                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2770
2771                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2772                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2773         }
2774
2775         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2776                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2777                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2778                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2779                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2780                 else
2781                         ddt_phys_addref(ddp);
2782         } else if (zio->io_bp_override) {
2783                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2784                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2785                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2786                 ddt_phys_addref(ddp);
2787         } else {
2788                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
2789                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
2790                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2791                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2792                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2793
2794                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
2795                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2796         }
2797
2798         ddt_exit(ddt);
2799
2800         if (cio)
2801                 zio_nowait(cio);
2802         if (dio)
2803                 zio_nowait(dio);
2804
2805         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2806 }
2807
2808 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2809
2810 static int
2811 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2812 {
2813         spa_t *spa = zio->io_spa;
2814         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2815         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2816         ddt_entry_t *dde;
2817         ddt_phys_t *ddp;
2818
2819         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2820         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2821
2822         ddt_enter(ddt);
2823         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2824         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2825         ddt_phys_decref(ddp);
2826         ddt_exit(ddt);
2827
2828         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2829 }
2830
2831 /*
2832  * ==========================================================================
2833  * Allocate and free blocks
2834  * ==========================================================================
2835  */
2836
2837 static zio_t *
2838 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2839 {
2840         zio_t *zio;
2841
2842         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2843
2844         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2845         if (zio == NULL)
2846                 return (NULL);
2847
2848         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2849
2850         /*
2851          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2852          * reserve then we throttle.
2853          */
2854         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2855             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2856                 return (NULL);
2857         }
2858
2859         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2860         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2861
2862         return (zio);
2863 }
2864
2865 static int
2866 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2867 {
2868         spa_t *spa = zio->io_spa;
2869         zio_t *nio;
2870
2871         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2872             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2873             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2874             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2875                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2876         }
2877
2878         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2879
2880         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2881         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2882
2883         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2884
2885         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2886         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2887
2888         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2889         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2890
2891         if (nio == zio)
2892                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2893
2894         if (nio != NULL) {
2895                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2896                 /*
2897                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2898                  * it is processed by a different thread. We do this to
2899                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2900                  * throttled and children are making progress. We allow
2901                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2902                  * been waiting.
2903                  */
2904                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2905         }
2906         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2907 }
2908
2909 void
2910 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2911 {
2912         zio_t *zio;
2913
2914         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2915         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2916         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2917         if (zio == NULL)
2918                 return;
2919
2920         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2921         ASSERT0(zio->io_error);
2922         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2923 }
2924
2925 static int
2926 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2927 {
2928         spa_t *spa = zio->io_spa;
2929         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2930         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2931         int error;
2932         int flags = 0;
2933
2934         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2935                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2936                 zio->io_gang_leader = zio;
2937         }
2938
2939         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2940         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2941         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2942         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2943         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2944
2945         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2946                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2947         }
2948         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2949                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2950         }
2951         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2952                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2953         }
2954
2955         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2956             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
2957             &zio->io_alloc_list, zio);
2958
2959         if (error != 0) {
2960                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2961                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2962                     error);
2963                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2964                         return (zio_write_gang_block(zio));
2965                 zio->io_error = error;
2966         }
2967
2968         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2969 }
2970
2971 static int
2972 zio_dva_free(zio_t *zio)
2973 {
2974         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2975
2976         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2977 }
2978
2979 static int
2980 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2981 {
2982         int error;
2983
2984         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2985         if (error)
2986                 zio->io_error = error;
2987
2988         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2989 }
2990
2991 /*
2992  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2993  * and we want to give back the block we just allocated.
2994  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2995  */
2996 static void
2997 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2998 {
2999         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3000         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3001
3002         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3003                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3004
3005         if (gn != NULL) {
3006                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3007                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3008                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3009                 }
3010         }
3011 }
3012
3013 /*
3014  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3015  */
3016 int
3017 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
3018     uint64_t size, boolean_t *slog)
3019 {
3020         int error = 1;
3021         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3022
3023         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3024
3025         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3026         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3027             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL);
3028         if (error == 0) {
3029                 *slog = TRUE;
3030         } else {
3031                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3032                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
3033                     &io_alloc_list, NULL);
3034                 if (error == 0)
3035                         *slog = FALSE;
3036         }
3037         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3038
3039         if (error == 0) {
3040                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3041                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3042                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3043                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3044                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3045                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3046                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3047                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3048                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3049                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3050         }
3051
3052         return (error);
3053 }
3054
3055 /*
3056  * Free an intent log block.
3057  */
3058 void
3059 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
3060 {
3061         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
3062         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
3063
3064         zio_free(spa, txg, bp);
3065 }
3066
3067 /*
3068  * ==========================================================================
3069  * Read, write and delete to physical devices
3070  * ==========================================================================
3071  */
3072
3073
3074 /*
3075  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3076  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3077  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3078  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3079  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3080  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3081  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3082  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3083  */
3084 static int
3085 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3086 {
3087         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3088         uint64_t align;
3089         spa_t *spa = zio->io_spa;
3090         int ret;
3091
3092         ASSERT(zio->io_error == 0);
3093         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3094
3095         if (vd == NULL) {
3096                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3097                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3098
3099                 /*
3100                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3101                  */
3102                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3103                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3104         }
3105
3106         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3107             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3108                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3109                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3110         }
3111
3112         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3113
3114         /*
3115          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3116          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3117          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3118          * characteristics:
3119          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3120          *      - any reads of user data
3121          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3122          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3123          */
3124         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3125             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3126             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3127             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3128                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3129                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3130                 if (old != new)
3131                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3132         }
3133
3134         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3135
3136         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3137             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3138                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3139                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3140                 abd_t *abuf = NULL;
3141                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3142                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3143                         abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3144                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3145                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3146                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3147                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3148                 }
3149                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3150                     zio_subblock);
3151         }
3152
3153         /*
3154          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3155          * before proceeding.
3156          */
3157         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3158                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3159                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3160         } else {
3161                 /*
3162                  * For the physical io we allow alignment
3163                  * to a logical block size.
3164                  */
3165                 uint64_t log_align =
3166                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3167                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3168                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3169         }
3170
3171         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3172
3173         /*
3174          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3175          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3176          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3177          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3178          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3179          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3180          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3181          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3182          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3183          * The same logic applies to any form of nested replication:
3184          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3185          */
3186         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3187             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3188             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3189             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3190                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3191                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3192                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3193         }
3194
3195         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3196                 switch (zio->io_type) {
3197                 case ZIO_TYPE_READ:
3198                         if (vdev_cache_read(zio))
3199                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3200                         /* FALLTHROUGH */
3201                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3202                 case ZIO_TYPE_FREE:
3203                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3204                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3205
3206                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3207                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3208                                 zio_interrupt(zio);
3209                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3210                         }
3211                         break;
3212                 }
3213                 /*
3214                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3215                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3216                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3217                  */
3218                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3219                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3220                     !trim_map_write_start(zio))
3221                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3222         }
3223
3224         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3225         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3226 }
3227
3228 static int
3229 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3230 {
3231         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3232         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3233         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3234
3235         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3236                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3237
3238         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3239             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3240
3241         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3242             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3243             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3244
3245                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3246                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3247                         trim_map_write_done(zio);
3248
3249                 vdev_queue_io_done(zio);
3250
3251                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3252                         vdev_cache_write(zio);
3253
3254                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3255                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3256                             zio, EIO);
3257
3258                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3259                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3260
3261                 if (zio->io_error) {
3262                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3263                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3264                                 /* Not all devices support TRIM. */
3265                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3266                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3267                         } else {
3268                                 unexpected_error = B_TRUE;
3269                         }
3270                 }
3271         }
3272
3273         ops->vdev_op_io_done(zio);
3274
3275         if (unexpected_error)
3276                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3277
3278         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3279 }
3280
3281 /*
3282  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3283  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3284  */
3285 static void
3286 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3287     const void *good_buf)
3288 {
3289         /* no processing needed */
3290         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3291 }
3292
3293 /*ARGSUSED*/
3294 void
3295 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3296 {
3297         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3298
3299         abd_copy_to_buf(buf, zio->io_abd, zio->io_size);
3300
3301         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3302         zcr->zcr_cbdata = buf;
3303         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3304         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3305 }
3306
3307 static int
3308 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3309 {
3310         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3311
3312         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3313                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3314
3315         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3316                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3317
3318         if (zio->io_vsd != NULL) {
3319                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3320                 zio->io_vsd = NULL;
3321         }
3322
3323         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3324                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3325
3326         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3327             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3328                 switch (zio->io_error) {
3329                 case 0:
3330                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3331                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3332                         break;
3333                 case EOPNOTSUPP:
3334                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3335                         break;
3336                 default:
3337                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3338                         break;
3339                 }
3340         }
3341
3342         /*
3343          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3344          *
3345          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3346          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3347          */
3348         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3349             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3350                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3351                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3352                 zio->io_error = 0;
3353                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3354                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3355                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3356                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3357                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3358                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3359         }
3360
3361         /*
3362          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3363          * if the device is not accessible at all.
3364          */
3365         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3366             !vdev_accessible(vd, zio))
3367                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3368
3369         /*
3370          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3371          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3372          */
3373         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3374             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3375                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3376         }
3377
3378         /*
3379          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3380          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3381          * that we don't bother with it in the future.
3382          */
3383         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3384             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3385             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3386                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3387
3388         if (zio->io_error)
3389                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3390
3391         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3392             zio->io_physdone != NULL) {
3393                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3394                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3395                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3396         }
3397
3398         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3399 }
3400
3401 void
3402 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3403 {
3404         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3405         ASSERT(zio->io_error == 0);
3406
3407         zio->io_stage >>= 1;
3408 }
3409
3410 void
3411 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3412 {
3413         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3414
3415         zio->io_stage >>= 1;
3416 }
3417
3418 void
3419 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3420 {
3421         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3422         ASSERT(zio->io_error == 0);
3423
3424         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3425         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3426 }
3427
3428 /*
3429  * ==========================================================================
3430  * Generate and verify checksums
3431  * ==========================================================================
3432  */
3433 static int
3434 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3435 {
3436         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3437         enum zio_checksum checksum;
3438
3439         if (bp == NULL) {
3440                 /*
3441                  * This is zio_write_phys().
3442                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3443                  */
3444                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3445
3446                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3447                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3448
3449                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3450         } else {
3451                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3452                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3453                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3454                 } else {
3455                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3456                 }
3457         }
3458
3459         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
3460
3461         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3462 }
3463
3464 static int
3465 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3466 {
3467         zio_bad_cksum_t info;
3468         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3469         int error;
3470
3471         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3472
3473         if (bp == NULL) {
3474                 /*
3475                  * This is zio_read_phys().
3476                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3477                  */
3478                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3479                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3480
3481                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3482         }
3483
3484         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3485                 zio->io_error = error;
3486                 if (error == ECKSUM &&
3487                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3488                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3489                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3490                             zio->io_size, NULL, &info);
3491                 }
3492         }
3493
3494         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3495 }
3496
3497 /*
3498  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3499  */
3500 void
3501 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3502 {
3503         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3504 }
3505
3506 /*
3507  * ==========================================================================
3508  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3509  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3510  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3511  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3512  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3513  * ==========================================================================
3514  */
3515 int
3516 zio_worst_error(int e1, int e2)
3517 {
3518         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3519         int r1, r2;
3520
3521         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3522                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3523                         break;
3524
3525         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3526                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3527                         break;
3528
3529         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3530 }
3531
3532 /*
3533  * ==========================================================================
3534  * I/O completion
3535  * ==========================================================================
3536  */
3537 static int
3538 zio_ready(zio_t *zio)
3539 {
3540         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3541         zio_t *pio, *pio_next;
3542         zio_link_t *zl = NULL;
3543
3544         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3545             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3546                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3547
3548         if (zio->io_ready) {
3549                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3550                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3551                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3552                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3553
3554                 zio->io_ready(zio);
3555         }
3556
3557         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3558                 zio->io_bp_copy = *bp;
3559
3560         if (zio->io_error != 0) {
3561                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3562
3563                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3564                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3565                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3566                         /*
3567                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3568                          * issue the next I/O to allocate.
3569                          */
3570                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3571                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3572                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3573                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3574                 }
3575         }
3576
3577         mutex_enter(&zio->io_lock);
3578         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3579         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3580         mutex_exit(&zio->io_lock);
3581
3582         /*
3583          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3584          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3585          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3586          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3587          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3588          */
3589         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3590                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3591                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3592         }
3593
3594         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3595                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3596                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3597                 } else {
3598                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3599                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3600                 }
3601         }
3602
3603         if (zio_injection_enabled &&
3604             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3605                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3606
3607         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3608 }
3609
3610 /*
3611  * Update the allocation throttle accounting.
3612  */
3613 static void
3614 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3615 {
3616         zio_t *lio = zio->io_logical;
3617         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3618         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3619         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3620
3621         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3622         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3623         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3624         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3625         ASSERT(vd != NULL);
3626         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3627         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3628         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3629         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3630         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3631
3632         /*
3633          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3634          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3635          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3636          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3637          * it here.
3638          */
3639         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3640                 /*
3641                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3642                  * would have been the one that performed the allocation.
3643                  */
3644                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3645                         pio = zio_unique_parent(pio);
3646                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3647         }
3648
3649         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3650         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3651         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3652         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3653         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3654
3655         mutex_enter(&pio->io_lock);
3656         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3657         mutex_exit(&pio->io_lock);
3658
3659         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3660             1, pio);
3661
3662         /*
3663          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3664          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3665          * dispatched to another taskq thread.
3666          */
3667         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3668 }
3669
3670 static int
3671 zio_done(zio_t *zio)
3672 {
3673         spa_t *spa = zio->io_spa;
3674         zio_t *lio = zio->io_logical;
3675         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3676         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3677         uint64_t psize = zio->io_size;
3678         zio_t *pio, *pio_next;
3679         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3680         zio_link_t *zl = NULL;
3681
3682         /*
3683          * If our children haven't all completed,
3684          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3685          */
3686         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3687             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3688             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3689             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3690                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3691
3692         /*
3693          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3694          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3695          * write. We must do this since the allocation is performed
3696          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3697          */
3698         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3699             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3700                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3701                 zio_dva_throttle_done(zio);
3702         }
3703
3704         /*
3705          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3706          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3707          */
3708         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3709                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3710                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3711                 ASSERT(bp != NULL);
3712                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3713                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3714         }
3715
3716         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3717                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3718                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3719
3720         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3721                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3722                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3723                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3724                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3725                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3726                     zio->io_bp_override == NULL &&
3727                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3728                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3729                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3730                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3731                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3732                 }
3733                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3734                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3735         }
3736
3737         /*
3738          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3739          */
3740         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3741         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3742         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3743
3744         /*
3745          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3746          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3747          */
3748         if (zio->io_error == 0) {
3749                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3750                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3751                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3752                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3753                         char *abuf = NULL;
3754                         abd_t *adata = zio->io_abd;
3755
3756                         if (asize != psize) {
3757                                 adata = abd_alloc_linear(asize, B_TRUE);
3758                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
3759                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
3760                         }
3761
3762                         if (adata != NULL)
3763                                 abuf = abd_borrow_buf_copy(adata, asize);
3764
3765                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3766                         zcr->zcr_next = NULL;
3767                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3768                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3769
3770                         if (adata != NULL)
3771                                 abd_return_buf(adata, abuf, asize);
3772
3773                         if (asize != psize)
3774                                 abd_free(adata);
3775                 }
3776         }
3777
3778         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3779
3780         vdev_stat_update(zio, psize);
3781
3782         if (zio->io_error) {
3783                 /*
3784                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3785                  * generate an error message describing the I/O failure
3786                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3787                  * device is currently unavailable.
3788                  */
3789                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3790                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3791
3792                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3793                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3794                     zio == lio) {
3795                         /*
3796                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3797                          * error and generate a logical data ereport.
3798                          */
3799                         spa_log_error(spa, zio);
3800                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3801                             0, 0);
3802                 }
3803         }
3804
3805         if (zio->io_error && zio == lio) {
3806                 /*
3807                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3808                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3809                  */
3810                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3811                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3812
3813                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3814                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3815                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3816                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3817                         else
3818                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3819                 }
3820
3821                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3822                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3823                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3824                     zio->io_error == ENXIO &&
3825                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3826                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3827                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3828
3829                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3830                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3831
3832                 /*
3833                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3834                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3835                  * based on checksums.  It also might be a good place
3836                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3837                  * processing.
3838                  */
3839         }
3840
3841         /*
3842          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3843          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3844          * errors with errors that happened to the zio itself when
3845          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3846          */
3847         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3848
3849         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3850             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3851             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3852                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3853
3854         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3855
3856         /*
3857          * Godfather I/Os should never suspend.
3858          */
3859         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3860             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3861                 zio->io_reexecute = 0;
3862
3863         if (zio->io_reexecute) {
3864                 /*
3865                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3866                  *
3867                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3868                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3869                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3870                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3871                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3872                  *
3873                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3874                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3875                  * parents not executing until children are ready.
3876                  */
3877                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3878
3879                 zio->io_gang_leader = NULL;
3880
3881                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3882                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3883                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3884
3885                 /*
3886                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3887                  * not a true parent to them. It will track them through
3888                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3889                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3890                  * I/O to return status without blocking.
3891                  */
3892                 zl = NULL;
3893                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3894                     pio = pio_next) {
3895                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3896                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3897
3898                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3899                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3900                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3901                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3902                         }
3903                 }
3904
3905                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3906                         /*
3907                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3908                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3909                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3910                          */
3911                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3912                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3913                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3914                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3915                         /*
3916                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3917                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3918                          */
3919                         zio_suspend(spa, zio);
3920                 } else {
3921                         /*
3922                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3923                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3924                          */
3925 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3926                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3927 #else
3928                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3929 #endif
3930                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3931                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3932                             0, &zio->io_tqent);
3933                 }
3934                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3935         }
3936
3937         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3938         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3939         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3940
3941         /*
3942          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3943          */
3944         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3945                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3946                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3947                 zcr->zcr_next = NULL;
3948                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3949                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3950         }
3951
3952         /*
3953          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3954          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3955          * such, cannot acquire any new parents.
3956          */
3957         if (zio->io_done)
3958                 zio->io_done(zio);
3959
3960         mutex_enter(&zio->io_lock);
3961         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3962         mutex_exit(&zio->io_lock);
3963
3964         zl = NULL;
3965         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3966                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3967                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3968                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3969                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3970         }
3971
3972         if (zio->io_waiter != NULL) {
3973                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3974                 zio->io_executor = NULL;
3975                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3976                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3977         } else {
3978                 zio_destroy(zio);
3979         }
3980
3981         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3982 }
3983
3984 /*
3985  * ==========================================================================
3986  * I/O pipeline definition
3987  * ==========================================================================
3988  */
3989 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3990         NULL,
3991         zio_read_bp_init,
3992         zio_write_bp_init,
3993         zio_free_bp_init,
3994         zio_issue_async,
3995         zio_write_compress,
3996         zio_checksum_generate,
3997         zio_nop_write,
3998         zio_ddt_read_start,
3999         zio_ddt_read_done,
4000         zio_ddt_write,
4001         zio_ddt_free,
4002         zio_gang_assemble,
4003         zio_gang_issue,
4004         zio_dva_throttle,
4005         zio_dva_allocate,
4006         zio_dva_free,
4007         zio_dva_claim,
4008         zio_ready,
4009         zio_vdev_io_start,
4010         zio_vdev_io_done,
4011         zio_vdev_io_assess,
4012         zio_checksum_verify,
4013         zio_done
4014 };
4015
4016
4017
4018
4019 /*
4020  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4021  * pre-order traversal of the object tree.
4022  *
4023  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4024  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4025  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4026  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4027  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4028  * non-meta-dnode bookmarks.
4029  *
4030  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4031  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4032  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4033  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4034  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4035  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4036  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4037  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4038  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4039  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4040  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4041  */
4042 int
4043 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4044     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4045 {
4046         /*
4047          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4048          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4049          * normal-object equivalents.
4050          */
4051         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4052         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4053         uint64_t zb1level, zb2level;
4054
4055         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4056             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4057             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4058                 return (0);
4059
4060         /*
4061          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4062          */
4063         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4064         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4065
4066         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4067                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4068                 zb1L0 = 0;
4069                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4070         } else {
4071                 zb1obj = zb1->zb_object;
4072                 zb1level = zb1->zb_level;
4073         }
4074
4075         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4076                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4077                 zb2L0 = 0;
4078                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4079         } else {
4080                 zb2obj = zb2->zb_object;
4081                 zb2level = zb2->zb_level;
4082         }
4083
4084         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4085         if (zb1obj != zb2obj)
4086                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4087         else if (zb1L0 != zb2L0)
4088                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4089         else if (zb1level != zb2level)
4090                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4091         /*
4092          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4093          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4094          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4095          */
4096         return (0);
4097 }
4098
4099 /*
4100  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4101  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4102  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4103  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4104  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4105  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4106  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4107  *  visited.
4108  */
4109 boolean_t
4110 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4111     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4112 {
4113         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4114         mod_zb.zb_blkid++;
4115         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4116
4117         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4118         if (dnp == NULL)
4119                 return (B_FALSE);
4120
4121         /*
4122          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4123          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4124          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4125          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4126          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4127          *
4128          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4129          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4130          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4131          * always 1, so the math works out.
4132          *
4133          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4134          * to make sure that this code still works afterwards.
4135          */
4136         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4137             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4138             last_block) <= 0);
4139 }