]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r262756:
[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) 2013 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39 #include <sys/trim_map.h>
40 #include <sys/zfeature.h>
41
42 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
43 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
44 #if defined(__amd64__)
45 static int zio_use_uma = 1;
46 #else
47 static int zio_use_uma = 0;
48 #endif
49 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
50 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
51     "Use uma(9) for ZIO allocations");
52 static int zio_exclude_metadata = 0;
53 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
54 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
55     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
56
57 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
58         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
59           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
60         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
61           "Number of successful TRIM requests" },
62         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
64         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
66 };
67
68 static kstat_t *zio_trim_ksp;
69
70 /*
71  * ==========================================================================
72  * I/O type descriptions
73  * ==========================================================================
74  */
75 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
76         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
77         "zio_ioctl"
78 };
79
80 /*
81  * ==========================================================================
82  * I/O kmem caches
83  * ==========================================================================
84  */
85 kmem_cache_t *zio_cache;
86 kmem_cache_t *zio_link_cache;
87 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
88 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
89
90 #ifdef _KERNEL
91 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
92 #endif
93 extern int zfs_mg_alloc_failures;
94
95 /*
96  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
97  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
98  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
99  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
100  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
101  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
102  * enough analysis has been done to determine optimal values.
103  *
104  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
105  * regular blocks are not deferred.
106  */
107 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
108 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
109 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
110     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
111 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
112 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
113 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
114     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
115 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
116 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
117 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
118     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
119
120 /*
121  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
122  * stage set or will have it later in its lifetime.
123  */
124 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
125
126 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
127
128 #ifdef ZFS_DEBUG
129 int zio_buf_debug_limit = 16384;
130 #else
131 int zio_buf_debug_limit = 0;
132 #endif
133
134 void
135 zio_init(void)
136 {
137         size_t c;
138         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
139             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
140         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
141             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
142         if (!zio_use_uma)
143                 goto out;
144
145         /*
146          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
147          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
148          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
149          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
150          */
151         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
152                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
153                 size_t p2 = size;
154                 size_t align = 0;
155                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
156
157                 while (p2 & (p2 - 1))
158                         p2 &= p2 - 1;
159
160 #ifdef illumos
161 #ifndef _KERNEL
162                 /*
163                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
164                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
165                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
166                  * page with a watched buffer.
167                  */
168                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
169                         continue;
170 #endif
171 #endif /* illumos */
172                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
173                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
174                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
175                         align = PAGESIZE;
176                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
177                         align = p2 >> 2;
178                 }
179
180                 if (align != 0) {
181                         char name[36];
182                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
183                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
184                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
185
186                         /*
187                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
188                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
189                          * stored with the buffers.
190                          */
191                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
194                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
195                 }
196         }
197
198         while (--c != 0) {
199                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
200                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
201                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
202
203                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
204                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
205                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
206         }
207 out:
208
209         /*
210          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
211          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
212          */
213         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
214                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
215         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
216                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
217
218         zio_inject_init();
219
220         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
221             KSTAT_TYPE_NAMED,
222             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
223             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
224
225         if (zio_trim_ksp != NULL) {
226                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
227                 kstat_install(zio_trim_ksp);
228         }
229 }
230
231 void
232 zio_fini(void)
233 {
234         size_t c;
235         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
236         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
237
238         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
239                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
240                         last_cache = zio_buf_cache[c];
241                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
242                 }
243                 zio_buf_cache[c] = NULL;
244
245                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
246                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
247                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
248                 }
249                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
250         }
251
252         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
253         kmem_cache_destroy(zio_cache);
254
255         zio_inject_fini();
256
257         if (zio_trim_ksp != NULL) {
258                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
259                 zio_trim_ksp = NULL;
260         }
261 }
262
263 /*
264  * ==========================================================================
265  * Allocate and free I/O buffers
266  * ==========================================================================
267  */
268
269 /*
270  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
271  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
272  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
273  * excess / transient data in-core during a crashdump.
274  */
275 void *
276 zio_buf_alloc(size_t size)
277 {
278         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
279         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
280
281         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
282
283         if (zio_use_uma)
284                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
285         else
286                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
287 }
288
289 /*
290  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
291  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
292  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
293  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
294  */
295 void *
296 zio_data_buf_alloc(size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
304         else
305                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
306 }
307
308 void
309 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 void
322 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
323 {
324         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
325
326         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
327
328         if (zio_use_uma)
329                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
330         else
331                 kmem_free(buf, size);
332 }
333
334 /*
335  * ==========================================================================
336  * Push and pop I/O transform buffers
337  * ==========================================================================
338  */
339 static void
340 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
341         zio_transform_func_t *transform)
342 {
343         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
344
345         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
346         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
347         zt->zt_bufsize = bufsize;
348         zt->zt_transform = transform;
349
350         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
351         zio->io_transform_stack = zt;
352
353         zio->io_data = data;
354         zio->io_size = size;
355 }
356
357 static void
358 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
359 {
360         zio_transform_t *zt;
361
362         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
363                 if (zt->zt_transform != NULL)
364                         zt->zt_transform(zio,
365                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
366
367                 if (zt->zt_bufsize != 0)
368                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
369
370                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
371                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
372                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
373
374                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
375         }
376 }
377
378 /*
379  * ==========================================================================
380  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
381  * ==========================================================================
382  */
383 static void
384 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
385 {
386         ASSERT(zio->io_size > size);
387
388         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
389                 bcopy(zio->io_data, data, size);
390 }
391
392 static void
393 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
394 {
395         if (zio->io_error == 0 &&
396             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
397             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
398                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
399 }
400
401 /*
402  * ==========================================================================
403  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
404  * ==========================================================================
405  */
406 /*
407  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
408  *        continue calling these functions until they return NULL.
409  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
410  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
411  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
412  *        io_walk_link, which gets annoying.)
413  */
414 zio_t *
415 zio_walk_parents(zio_t *cio)
416 {
417         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
418         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
419
420         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
421         cio->io_walk_link = zl;
422
423         if (zl == NULL)
424                 return (NULL);
425
426         ASSERT(zl->zl_child == cio);
427         return (zl->zl_parent);
428 }
429
430 zio_t *
431 zio_walk_children(zio_t *pio)
432 {
433         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
434         list_t *cl = &pio->io_child_list;
435
436         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
437         pio->io_walk_link = zl;
438
439         if (zl == NULL)
440                 return (NULL);
441
442         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
443         return (zl->zl_child);
444 }
445
446 zio_t *
447 zio_unique_parent(zio_t *cio)
448 {
449         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
450
451         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
452         return (pio);
453 }
454
455 void
456 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
457 {
458         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
459
460         /*
461          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
462          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
463          * Vdev I/Os can only have vdev children.
464          * The following ASSERT captures all of these constraints.
465          */
466         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
467
468         zl->zl_parent = pio;
469         zl->zl_child = cio;
470
471         mutex_enter(&cio->io_lock);
472         mutex_enter(&pio->io_lock);
473
474         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
475
476         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
477                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
478
479         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
480         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
481
482         pio->io_child_count++;
483         cio->io_parent_count++;
484
485         mutex_exit(&pio->io_lock);
486         mutex_exit(&cio->io_lock);
487 }
488
489 static void
490 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
491 {
492         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
493         ASSERT(zl->zl_child == cio);
494
495         mutex_enter(&cio->io_lock);
496         mutex_enter(&pio->io_lock);
497
498         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
499         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
500
501         pio->io_child_count--;
502         cio->io_parent_count--;
503
504         mutex_exit(&pio->io_lock);
505         mutex_exit(&cio->io_lock);
506
507         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
508 }
509
510 static boolean_t
511 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
512 {
513         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
514         boolean_t waiting = B_FALSE;
515
516         mutex_enter(&zio->io_lock);
517         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
518         if (*countp != 0) {
519                 zio->io_stage >>= 1;
520                 zio->io_stall = countp;
521                 waiting = B_TRUE;
522         }
523         mutex_exit(&zio->io_lock);
524
525         return (waiting);
526 }
527
528 static void
529 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
530 {
531         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
532         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
533
534         mutex_enter(&pio->io_lock);
535         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
536                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
537         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
538         ASSERT3U(*countp, >, 0);
539
540         (*countp)--;
541
542         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
543                 pio->io_stall = NULL;
544                 mutex_exit(&pio->io_lock);
545                 zio_execute(pio);
546         } else {
547                 mutex_exit(&pio->io_lock);
548         }
549 }
550
551 static void
552 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
553 {
554         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
555                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
556 }
557
558 /*
559  * ==========================================================================
560  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
561  * ==========================================================================
562  */
563 static zio_t *
564 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
565     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
566     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
567     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
568     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
569 {
570         zio_t *zio;
571
572         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
573         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
574         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
575
576         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
577         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
578         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
579
580         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
581         bzero(zio, sizeof (zio_t));
582
583         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
584         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
585
586         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
587             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
588         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
589             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
590
591         if (vd != NULL)
592                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
593         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
594                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
595         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
596                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
597         else
598                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
599
600         if (bp != NULL) {
601                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
602                 zio->io_bp_copy = *bp;
603                 zio->io_bp_orig = *bp;
604                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
605                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
606                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
607                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
608                         zio->io_logical = zio;
609                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
610                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
611         }
612
613         zio->io_spa = spa;
614         zio->io_txg = txg;
615         zio->io_done = done;
616         zio->io_private = private;
617         zio->io_type = type;
618         zio->io_priority = priority;
619         zio->io_vd = vd;
620         zio->io_offset = offset;
621         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
622         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
623         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
624         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
625         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
626
627         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
628         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
629
630         if (zb != NULL)
631                 zio->io_bookmark = *zb;
632
633         if (pio != NULL) {
634                 if (zio->io_logical == NULL)
635                         zio->io_logical = pio->io_logical;
636                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
637                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
638                 zio_add_child(pio, zio);
639         }
640
641         return (zio);
642 }
643
644 static void
645 zio_destroy(zio_t *zio)
646 {
647         list_destroy(&zio->io_parent_list);
648         list_destroy(&zio->io_child_list);
649         mutex_destroy(&zio->io_lock);
650         cv_destroy(&zio->io_cv);
651         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
652 }
653
654 zio_t *
655 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
656     void *private, enum zio_flag flags)
657 {
658         zio_t *zio;
659
660         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
661             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
662             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
663
664         return (zio);
665 }
666
667 zio_t *
668 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
669 {
670         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
671 }
672
673 zio_t *
674 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
675     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
676     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
677 {
678         zio_t *zio;
679
680         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
681             data, size, done, private,
682             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
683             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
684             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
685
686         return (zio);
687 }
688
689 zio_t *
690 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
691     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
692     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
693     void *private,
694     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
695 {
696         zio_t *zio;
697
698         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
699             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
700             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
701             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
702             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
703             zp->zp_level < 32 &&
704             zp->zp_copies > 0 &&
705             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
706
707         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
708             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
709             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
710             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
711
712         zio->io_ready = ready;
713         zio->io_physdone = physdone;
714         zio->io_prop = *zp;
715
716         return (zio);
717 }
718
719 zio_t *
720 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
721     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
722     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
723 {
724         zio_t *zio;
725
726         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
727             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
728             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
729
730         return (zio);
731 }
732
733 void
734 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
735 {
736         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
737         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
738         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
739         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
740
741         /*
742          * We must reset the io_prop to match the values that existed
743          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
744          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
745          */
746         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
747         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
748         zio->io_prop.zp_copies = copies;
749         zio->io_bp_override = bp;
750 }
751
752 void
753 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
754 {
755         metaslab_check_free(spa, bp);
756
757         /*
758          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
759          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
760          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
761          * in-memory list for later processing.
762          */
763         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
764             txg != spa->spa_syncing_txg ||
765             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
766                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
767         } else {
768                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
769                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
770         }
771 }
772
773 zio_t *
774 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
775     uint64_t size, enum zio_flag flags)
776 {
777         zio_t *zio;
778         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
779
780         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
781             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
782
783         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
784         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
785         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
786
787         metaslab_check_free(spa, bp);
788         arc_freed(spa, bp);
789
790         if (zfs_trim_enabled)
791                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
792                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
793         /*
794          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
795          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
796          * not tied up.
797          */
798         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
799                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
800
801         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
802             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
803             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
804
805         return (zio);
806 }
807
808 zio_t *
809 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
810     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
811 {
812         zio_t *zio;
813
814         /*
815          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
816          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
817          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
818          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
819          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
820          * so that the SPA knows they're in use.
821          *
822          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
823          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
824          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
825          */
826         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
827         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
828         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
829
830         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
831             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
832             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
833
834         return (zio);
835 }
836
837 zio_t *
838 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
839     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
840     enum zio_flag flags)
841 {
842         zio_t *zio;
843         int c;
844
845         if (vd->vdev_children == 0) {
846                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
847                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, offset, NULL,
848                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
849
850                 zio->io_cmd = cmd;
851         } else {
852                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
853
854                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
855                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
856                             offset, size, done, private, flags));
857         }
858
859         return (zio);
860 }
861
862 zio_t *
863 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
864     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
865     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
866 {
867         zio_t *zio;
868
869         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
870         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
871             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
872         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
873
874         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
875             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
876             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
877
878         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
879
880         return (zio);
881 }
882
883 zio_t *
884 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
885     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
886     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
887 {
888         zio_t *zio;
889
890         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
891         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
892             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
893         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
894
895         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
896             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
897             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
898
899         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
900
901         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
902                 /*
903                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
904                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
905                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
906                  * being written to multiple places in parallel.
907                  */
908                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
909                 bcopy(data, wbuf, size);
910                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
911         }
912
913         return (zio);
914 }
915
916 /*
917  * Create a child I/O to do some work for us.
918  */
919 zio_t *
920 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
921         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
922         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
923 {
924         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
925         zio_t *zio;
926
927         ASSERT(vd->vdev_parent ==
928             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
929
930         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
931                 /*
932                  * If we have the bp, then the child should perform the
933                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
934                  * detection as close to the leaves as possible and
935                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
936                  */
937                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
938                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
939         }
940
941         if (vd->vdev_children == 0)
942                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
943
944         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
945
946         /*
947          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
948          * even if the original read was.
949          */
950         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
951                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
952
953         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
954             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
955             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
956
957         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
958         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
959                 zio->io_logical->io_phys_children++;
960
961         return (zio);
962 }
963
964 zio_t *
965 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
966         int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
967         zio_done_func_t *done, void *private)
968 {
969         zio_t *zio;
970
971         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
972
973         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
974             data, size, done, private, type, priority,
975             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
976             vd, offset, NULL,
977             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
978
979         return (zio);
980 }
981
982 void
983 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
984 {
985         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
986             NULL, NULL,
987             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
988 }
989
990 zio_t *
991 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
992 {
993
994         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
995
996         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
997             NULL, NULL,
998             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
999 }
1000
1001 void
1002 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1003 {
1004         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1005         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1006         ASSERT(size <= zio->io_size);
1007
1008         /*
1009          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1010          * reconstruction when reading back less than the block size.
1011          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1012          */
1013         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1014         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1015                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1016 }
1017
1018 /*
1019  * ==========================================================================
1020  * Prepare to read and write logical blocks
1021  * ==========================================================================
1022  */
1023
1024 static int
1025 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1026 {
1027         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1028
1029         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1030             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1031             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1032                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1033                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1034
1035                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1036         }
1037
1038         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1039                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1040
1041         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1042                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1043
1044         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1045                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1046
1047         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1048 }
1049
1050 static int
1051 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1052 {
1053         spa_t *spa = zio->io_spa;
1054         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1055         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1056         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1057         uint64_t lsize = zio->io_size;
1058         uint64_t psize = lsize;
1059         int pass = 1;
1060
1061         /*
1062          * If our children haven't all reached the ready stage,
1063          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1064          */
1065         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1066             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1067                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1068
1069         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1070                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1071
1072         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1073
1074         if (zio->io_bp_override) {
1075                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1076                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1077
1078                 *bp = *zio->io_bp_override;
1079                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1080
1081                 /*
1082                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1083                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1084                  * has already occurred.
1085                  */
1086                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1087                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1088                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1089                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1090                 }
1091
1092                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1093
1094                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1095                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1096
1097                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1098                     zp->zp_dedup_verify);
1099
1100                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1101                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1102                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1103                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1104                 }
1105                 zio->io_bp_override = NULL;
1106                 BP_ZERO(bp);
1107         }
1108
1109         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1110                 /*
1111                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1112                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1113                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1114                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1115                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1116                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1117                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1118                  */
1119                 pass = spa_sync_pass(spa);
1120
1121                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1122                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1123                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1124
1125                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1126                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1127
1128                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1129                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1130                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1131         }
1132
1133         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1134                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
1135                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1136                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize,
1137                     (size_t)metaslab_class_get_minblocksize(mc));
1138                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1139                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1140                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1141                 } else {
1142                         ASSERT(psize < lsize);
1143                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1144                 }
1145         }
1146
1147         /*
1148          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1149          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1150          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1151          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1152          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1153          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1154          */
1155         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1156             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1157             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1158                 ASSERT(psize != 0);
1159                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1160                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1161                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1162         } else {
1163                 BP_ZERO(bp);
1164                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1165         }
1166
1167         if (psize == 0) {
1168                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1169                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1170                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1171                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1172                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1173                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1174                 }
1175                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1176         } else {
1177                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1178                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1179                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1180                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1181                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1182                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1183                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1184                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1185                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1186                 if (zp->zp_dedup) {
1187                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1188                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1189                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1190                 }
1191                 if (zp->zp_nopwrite) {
1192                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1193                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1194                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1195                 }
1196         }
1197
1198         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1199 }
1200
1201 static int
1202 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1203 {
1204         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1205
1206         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1207                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1208                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1209         }
1210
1211         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1212 }
1213
1214 /*
1215  * ==========================================================================
1216  * Execute the I/O pipeline
1217  * ==========================================================================
1218  */
1219
1220 static void
1221 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1222 {
1223         spa_t *spa = zio->io_spa;
1224         zio_type_t t = zio->io_type;
1225         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1226
1227         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1228
1229         /*
1230          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1231          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1232          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1233          */
1234         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1235                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1236
1237         /*
1238          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1239          */
1240         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1241                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1242
1243         /*
1244          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1245          * available.
1246          */
1247         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1248             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1249                 q++;
1250
1251         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1252
1253         /*
1254          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1255          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1256          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1257          */
1258 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1259         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1260 #else
1261         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1262 #endif
1263         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1264             flags, &zio->io_tqent);
1265 }
1266
1267 static boolean_t
1268 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1269 {
1270         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1271         spa_t *spa = zio->io_spa;
1272
1273         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1274                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1275                 uint_t i;
1276                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1277                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1278                                 return (B_TRUE);
1279                 }
1280         }
1281
1282         return (B_FALSE);
1283 }
1284
1285 static int
1286 zio_issue_async(zio_t *zio)
1287 {
1288         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1289
1290         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1291 }
1292
1293 void
1294 zio_interrupt(zio_t *zio)
1295 {
1296         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1297 }
1298
1299 /*
1300  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1301  *
1302  *      (1) the I/O completes
1303  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1304  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1305  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1306  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1307  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1308  *
1309  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1310  * burns a thread in cv_wait().
1311  *
1312  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1313  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1314  */
1315 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1316
1317 void
1318 zio_execute(zio_t *zio)
1319 {
1320         zio->io_executor = curthread;
1321
1322         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1323                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1324                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1325                 int rv;
1326
1327                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1328                 ASSERT(ISP2(stage));
1329                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1330
1331                 do {
1332                         stage <<= 1;
1333                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1334
1335                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1336
1337                 /*
1338                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1339                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1340                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1341                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1342                  *
1343                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1344                  * be sent to disk promptly.
1345                  */
1346                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1347                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1348                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1349                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1350                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1351                         return;
1352                 }
1353
1354                 zio->io_stage = stage;
1355                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1356
1357                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1358                         return;
1359
1360                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1361         }
1362 }
1363
1364 /*
1365  * ==========================================================================
1366  * Initiate I/O, either sync or async
1367  * ==========================================================================
1368  */
1369 int
1370 zio_wait(zio_t *zio)
1371 {
1372         int error;
1373
1374         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1375         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1376
1377         zio->io_waiter = curthread;
1378
1379         zio_execute(zio);
1380
1381         mutex_enter(&zio->io_lock);
1382         while (zio->io_executor != NULL)
1383                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1384         mutex_exit(&zio->io_lock);
1385
1386         error = zio->io_error;
1387         zio_destroy(zio);
1388
1389         return (error);
1390 }
1391
1392 void
1393 zio_nowait(zio_t *zio)
1394 {
1395         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1396
1397         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1398             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1399                 /*
1400                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1401                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1402                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1403                  */
1404                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1405
1406                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1407         }
1408
1409         zio_execute(zio);
1410 }
1411
1412 /*
1413  * ==========================================================================
1414  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1415  * ==========================================================================
1416  */
1417
1418 static void
1419 zio_reexecute(zio_t *pio)
1420 {
1421         zio_t *cio, *cio_next;
1422
1423         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1424         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1425         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1426         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1427
1428         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1429         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1430         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1431         pio->io_reexecute = 0;
1432         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1433         pio->io_error = 0;
1434         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1435                 pio->io_state[w] = 0;
1436         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1437                 pio->io_child_error[c] = 0;
1438
1439         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1440                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1441
1442         /*
1443          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1444          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1445          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1446          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1447          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1448          */
1449         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1450                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1451                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1452                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1453                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1454                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1455                 zio_reexecute(cio);
1456         }
1457
1458         /*
1459          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1460          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1461          * responsibility of the caller to wait on him.
1462          */
1463         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1464                 zio_execute(pio);
1465 }
1466
1467 void
1468 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1469 {
1470         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1471                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1472                     "failure and the failure mode property for this pool "
1473                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1474
1475         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1476
1477         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1478
1479         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1480                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1481                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1482                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1483
1484         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1485
1486         if (zio != NULL) {
1487                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1488                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1489                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1490                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1491                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1492                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1493         }
1494
1495         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1496 }
1497
1498 int
1499 zio_resume(spa_t *spa)
1500 {
1501         zio_t *pio;
1502
1503         /*
1504          * Reexecute all previously suspended i/o.
1505          */
1506         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1507         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1508         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1509         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1510         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1511         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1512
1513         if (pio == NULL)
1514                 return (0);
1515
1516         zio_reexecute(pio);
1517         return (zio_wait(pio));
1518 }
1519
1520 void
1521 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1522 {
1523         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1524         while (spa_suspended(spa))
1525                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1526         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1527 }
1528
1529 /*
1530  * ==========================================================================
1531  * Gang blocks.
1532  *
1533  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1534  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1535  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1536  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1537  * block from smaller fragments.
1538  *
1539  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1540  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1541  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1542  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1543  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1544  *
1545  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1546  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1547  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1548  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1549  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1550  *
1551  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1552  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1553  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1554  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1555  *
1556  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1557  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1558  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1559  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1560  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1561  * bps for every constituent of the gang block.
1562  *
1563  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1564  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1565  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1566  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1567  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1568  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1569  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1570  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1571  * gang header's blk_cksum as described above.
1572  *
1573  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1574  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1575  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1576  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1577  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1578  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1579  *
1580  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1581  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1582  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1583  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1584  *
1585  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1586  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1587  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1588  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1589  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1590  *
1591  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1592  * ==========================================================================
1593  */
1594
1595 static zio_t *
1596 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1597 {
1598         if (gn != NULL)
1599                 return (pio);
1600
1601         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1602             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1603             &pio->io_bookmark));
1604 }
1605
1606 zio_t *
1607 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1608 {
1609         zio_t *zio;
1610
1611         if (gn != NULL) {
1612                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1613                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1614                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1615                 /*
1616                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1617                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1618                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1619                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1620                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1621                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1622                  * this is just good hygiene.)
1623                  */
1624                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1625                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1626                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1627                 }
1628                 /*
1629                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1630                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1631                  */
1632                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1633                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1634         } else {
1635                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1636                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1637                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1638         }
1639
1640         return (zio);
1641 }
1642
1643 /* ARGSUSED */
1644 zio_t *
1645 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1646 {
1647         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1648             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1649             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1650 }
1651
1652 /* ARGSUSED */
1653 zio_t *
1654 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1655 {
1656         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1657             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1658 }
1659
1660 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1661         NULL,
1662         zio_read_gang,
1663         zio_rewrite_gang,
1664         zio_free_gang,
1665         zio_claim_gang,
1666         NULL
1667 };
1668
1669 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1670
1671 static zio_gang_node_t *
1672 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1673 {
1674         zio_gang_node_t *gn;
1675
1676         ASSERT(*gnpp == NULL);
1677
1678         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1679         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1680         *gnpp = gn;
1681
1682         return (gn);
1683 }
1684
1685 static void
1686 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1687 {
1688         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1689
1690         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1691                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1692
1693         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1694         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1695         *gnpp = NULL;
1696 }
1697
1698 static void
1699 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1700 {
1701         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1702
1703         if (gn == NULL)
1704                 return;
1705
1706         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1707                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1708
1709         zio_gang_node_free(gnpp);
1710 }
1711
1712 static void
1713 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1714 {
1715         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1716
1717         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1718         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1719
1720         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1721             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1722             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1723 }
1724
1725 static void
1726 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1727 {
1728         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1729         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1730         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1731
1732         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1733         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1734
1735         if (zio->io_error)
1736                 return;
1737
1738         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1739                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1740
1741         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1742         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1743         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1744
1745         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1746                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1747                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1748                         continue;
1749                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1750         }
1751 }
1752
1753 static void
1754 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1755 {
1756         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1757         zio_t *zio;
1758
1759         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1760         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1761         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1762
1763         /*
1764          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1765          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1766          */
1767         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1768
1769         if (gn != NULL) {
1770                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1771
1772                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1773                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1774                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1775                                 continue;
1776                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1777                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1778                 }
1779         }
1780
1781         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1782                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1783
1784         if (zio != pio)
1785                 zio_nowait(zio);
1786 }
1787
1788 static int
1789 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1790 {
1791         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1792
1793         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1794         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1795
1796         zio->io_gang_leader = zio;
1797
1798         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1799
1800         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1801 }
1802
1803 static int
1804 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1805 {
1806         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1807
1808         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1809                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1810
1811         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1812         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1813
1814         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1815                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1816         else
1817                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1818
1819         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1820
1821         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1822 }
1823
1824 static void
1825 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1826 {
1827         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1828         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1829         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1830         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1831         uint64_t asize;
1832
1833         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1834                 return;
1835
1836         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1837
1838         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1839         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1840         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1841         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1842         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1843
1844         mutex_enter(&pio->io_lock);
1845         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1846                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1847                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1848                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1849                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1850         }
1851         mutex_exit(&pio->io_lock);
1852 }
1853
1854 static int
1855 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1856 {
1857         spa_t *spa = pio->io_spa;
1858         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1859         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1860         zio_t *zio;
1861         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1862         zio_gbh_phys_t *gbh;
1863         uint64_t txg = pio->io_txg;
1864         uint64_t resid = pio->io_size;
1865         uint64_t lsize;
1866         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1867         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1868         zio_prop_t zp;
1869         int error;
1870
1871         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1872             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1873             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1874         if (error) {
1875                 pio->io_error = error;
1876                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1877         }
1878
1879         if (pio == gio) {
1880                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1881         } else {
1882                 gnpp = pio->io_private;
1883                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1884         }
1885
1886         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1887         gbh = gn->gn_gbh;
1888         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1889
1890         /*
1891          * Create the gang header.
1892          */
1893         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1894             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1895
1896         /*
1897          * Create and nowait the gang children.
1898          */
1899         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1900                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1901                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1902                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1903
1904                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1905                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1906                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1907                 zp.zp_level = 0;
1908                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1909                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1910                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1911                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1912
1913                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1914                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1915                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1916                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1917                     &pio->io_bookmark));
1918         }
1919
1920         /*
1921          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1922          */
1923         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1924
1925         zio_nowait(zio);
1926
1927         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1928 }
1929
1930 /*
1931  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1932  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1933  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1934  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1935  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1936  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1937  */
1938 static int
1939 zio_nop_write(zio_t *zio)
1940 {
1941         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1942         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1943         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1944
1945         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1946         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1947         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1948         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1949         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1950         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1951
1952         /*
1953          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1954          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1955          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1956          * allocate a new bp.
1957          */
1958         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1959             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1960             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1961             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1962             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1963             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1964                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1965
1966         /*
1967          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1968          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1969          */
1970         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1971                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1972                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1973                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1974                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1975                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1976                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1977
1978                 *bp = *bp_orig;
1979                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1980                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1981         }
1982
1983         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1984 }
1985
1986 /*
1987  * ==========================================================================
1988  * Dedup
1989  * ==========================================================================
1990  */
1991 static void
1992 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1993 {
1994         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1995         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1996         ddt_phys_t *ddp;
1997         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1998
1999         mutex_enter(&pio->io_lock);
2000         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2001         if (zio->io_error == 0)
2002                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2003         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2004                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2005         else
2006                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2007         mutex_exit(&pio->io_lock);
2008 }
2009
2010 static int
2011 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2012 {
2013         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2014
2015         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2016         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2017         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2018
2019         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2020                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2021                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2022                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2023                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2024                 blkptr_t blk;
2025
2026                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2027                 zio->io_vsd = dde;
2028
2029                 if (ddp_self == NULL)
2030                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2031
2032                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2033                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2034                                 continue;
2035                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2036                             &blk);
2037                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2038                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2039                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2040                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2041                             &zio->io_bookmark));
2042                 }
2043                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2044         }
2045
2046         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2047             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2048             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2049
2050         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2051 }
2052
2053 static int
2054 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2055 {
2056         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2057
2058         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2059                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2060
2061         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2062         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2063         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2064
2065         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2066                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2067                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2068                 if (ddt == NULL) {
2069                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2070                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2071                 }
2072                 if (dde == NULL) {
2073                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2074                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2075                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2076                 }
2077                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2078                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2079                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2080                 }
2081                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2082                 zio->io_vsd = NULL;
2083         }
2084
2085         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2086
2087         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2088 }
2089
2090 static boolean_t
2091 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2092 {
2093         spa_t *spa = zio->io_spa;
2094
2095         /*
2096          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2097          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2098          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2099          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2100          */
2101         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2102                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2103
2104                 if (lio != NULL) {
2105                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2106                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2107                             zio->io_orig_size) != 0);
2108                 }
2109         }
2110
2111         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2112                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2113
2114                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2115                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2116                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2117                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2118                         int error;
2119
2120                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2121
2122                         ddt_exit(ddt);
2123
2124                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2125                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2126                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2127                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2128
2129                         if (error == 0) {
2130                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2131                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2132                                     zio->io_orig_size) != 0)
2133                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2134                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2135                         }
2136
2137                         ddt_enter(ddt);
2138                         return (error != 0);
2139                 }
2140         }
2141
2142         return (B_FALSE);
2143 }
2144
2145 static void
2146 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2147 {
2148         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2149         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2150         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2151         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2152         zio_t *pio;
2153
2154         if (zio->io_error)
2155                 return;
2156
2157         ddt_enter(ddt);
2158
2159         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2160
2161         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2162
2163         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2164                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2165
2166         ddt_exit(ddt);
2167 }
2168
2169 static void
2170 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2171 {
2172         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2173         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2174         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2175         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2176
2177         ddt_enter(ddt);
2178
2179         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2180         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2181         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2182
2183         if (zio->io_error == 0) {
2184                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2185                         ddt_phys_addref(ddp);
2186         } else {
2187                 ddt_phys_clear(ddp);
2188         }
2189
2190         ddt_exit(ddt);
2191 }
2192
2193 static void
2194 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2195 {
2196         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2197         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2198         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2199         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2200         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2201         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2202         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2203
2204         ddt_enter(ddt);
2205
2206         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2207         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2208         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2209
2210         if (zio->io_error == 0) {
2211                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2212                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2213                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2214                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2215                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2216                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2217         }
2218
2219         ddt_exit(ddt);
2220 }
2221
2222 static int
2223 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2224 {
2225         spa_t *spa = zio->io_spa;
2226         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2227         uint64_t txg = zio->io_txg;
2228         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2229         int p = zp->zp_copies;
2230         int ditto_copies;
2231         zio_t *cio = NULL;
2232         zio_t *dio = NULL;
2233         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2234         ddt_entry_t *dde;
2235         ddt_phys_t *ddp;
2236
2237         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2238         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2239         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2240
2241         ddt_enter(ddt);
2242         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2243         ddp = &dde->dde_phys[p];
2244
2245         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2246                 /*
2247                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2248                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2249                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2250                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2251                  */
2252                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2253                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2254                         zio_pop_transforms(zio);
2255                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2256                         BP_ZERO(bp);
2257                 } else {
2258                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2259                 }
2260                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2261                 ddt_exit(ddt);
2262                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2263         }
2264
2265         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2266         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2267
2268         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2269             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2270                 zio_prop_t czp = *zp;
2271
2272                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2273
2274                 /*
2275                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2276                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2277                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2278                  * This is safe, because using the override bp is just an
2279                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2280                  */
2281                 if (zio->io_bp_override) {
2282                         zio_pop_transforms(zio);
2283                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2284                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2285                         zio->io_bp_override = NULL;
2286                         BP_ZERO(bp);
2287                         ddt_exit(ddt);
2288                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2289                 }
2290
2291                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2292                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2293                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2294                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2295
2296                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2297                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2298         }
2299
2300         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2301                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2302                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2303                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2304                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2305                 else
2306                         ddt_phys_addref(ddp);
2307         } else if (zio->io_bp_override) {
2308                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2309                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2310                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2311                 ddt_phys_addref(ddp);
2312         } else {
2313                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2314                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2315                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2316                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2317
2318                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2319                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2320         }
2321
2322         ddt_exit(ddt);
2323
2324         if (cio)
2325                 zio_nowait(cio);
2326         if (dio)
2327                 zio_nowait(dio);
2328
2329         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2330 }
2331
2332 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2333
2334 static int
2335 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2336 {
2337         spa_t *spa = zio->io_spa;
2338         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2339         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2340         ddt_entry_t *dde;
2341         ddt_phys_t *ddp;
2342
2343         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2344         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2345
2346         ddt_enter(ddt);
2347         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2348         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2349         ddt_phys_decref(ddp);
2350         ddt_exit(ddt);
2351
2352         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2353 }
2354
2355 /*
2356  * ==========================================================================
2357  * Allocate and free blocks
2358  * ==========================================================================
2359  */
2360 static int
2361 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2362 {
2363         spa_t *spa = zio->io_spa;
2364         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2365         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2366         int error;
2367         int flags = 0;
2368
2369         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2370                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2371                 zio->io_gang_leader = zio;
2372         }
2373
2374         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2375         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2376         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2377         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2378         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2379
2380         /*
2381          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2382          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2383          * the "fast" gang feature.
2384          */
2385         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2386         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2387             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2388         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2389             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2390
2391         if (error) {
2392                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2393                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2394                     error);
2395                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2396                         return (zio_write_gang_block(zio));
2397                 zio->io_error = error;
2398         }
2399
2400         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2401 }
2402
2403 static int
2404 zio_dva_free(zio_t *zio)
2405 {
2406         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2407
2408         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2409 }
2410
2411 static int
2412 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2413 {
2414         int error;
2415
2416         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2417         if (error)
2418                 zio->io_error = error;
2419
2420         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2421 }
2422
2423 /*
2424  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2425  * and we want to give back the block we just allocated.
2426  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2427  */
2428 static void
2429 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2430 {
2431         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2432         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2433
2434         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2435                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2436
2437         if (gn != NULL) {
2438                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2439                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2440                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2441                 }
2442         }
2443 }
2444
2445 /*
2446  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2447  */
2448 int
2449 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2450     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2451 {
2452         int error = 1;
2453
2454         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2455
2456         /*
2457          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2458          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2459          * when allocating them.
2460          */
2461         if (use_slog) {
2462                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2463                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2464                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2465         }
2466
2467         if (error) {
2468                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2469                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2470                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2471         }
2472
2473         if (error == 0) {
2474                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2475                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2476                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2477                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2478                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2479                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2480                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2481                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2482                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2483                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2484         }
2485
2486         return (error);
2487 }
2488
2489 /*
2490  * Free an intent log block.
2491  */
2492 void
2493 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2494 {
2495         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2496         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2497
2498         zio_free(spa, txg, bp);
2499 }
2500
2501 /*
2502  * ==========================================================================
2503  * Read, write and delete to physical devices
2504  * ==========================================================================
2505  */
2506 static int
2507 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2508 {
2509         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2510         uint64_t align;
2511         spa_t *spa = zio->io_spa;
2512
2513         ASSERT(zio->io_error == 0);
2514         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2515
2516         if (vd == NULL) {
2517                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2518                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2519
2520                 /*
2521                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2522                  */
2523                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2524         }
2525
2526         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2527                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2528                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2529         }
2530
2531         /*
2532          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2533          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2534          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2535          * characteristics:
2536          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2537          *      - any reads of user data
2538          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2539          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2540          */
2541         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2542             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2543             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2544             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2545                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2546                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2547                 if (old != new)
2548                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2549         }
2550
2551         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2552
2553         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2554                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2555                 char *abuf = NULL;
2556                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2557                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2558                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2559                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2560                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2561                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2562                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2563                 }
2564                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2565                     zio_subblock);
2566         }
2567
2568         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2569         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2570         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2571
2572         /*
2573          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2574          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2575          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2576          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2577          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2578          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2579          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2580          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2581          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2582          * The same logic applies to any form of nested replication:
2583          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2584          */
2585         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2586             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2587             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2588             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2589                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2590                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2591                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2592         }
2593
2594         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2595             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2596
2597                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
2598                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2599
2600                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2601                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2602
2603                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2604                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2605                         zio_interrupt(zio);
2606                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2607                 }
2608         }
2609
2610         /*
2611          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2612          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2613          * only repair blocks that aren't freed.
2614          */
2615         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2616             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2617                 if (!trim_map_write_start(zio))
2618                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2619         }
2620
2621         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2622 }
2623
2624 static int
2625 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2626 {
2627         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2628         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2629         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2630
2631         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2632                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2633
2634         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2635             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2636
2637         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2638             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2639
2640                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2641                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2642                         trim_map_write_done(zio);
2643
2644                 vdev_queue_io_done(zio);
2645
2646                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2647                         vdev_cache_write(zio);
2648
2649                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2650                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2651                             zio, EIO);
2652
2653                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2654                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2655
2656                 if (zio->io_error) {
2657                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2658                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2659                         } else {
2660                                 unexpected_error = B_TRUE;
2661                         }
2662                 }
2663         }
2664
2665         ops->vdev_op_io_done(zio);
2666
2667         if (unexpected_error)
2668                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2669
2670         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2671 }
2672
2673 /*
2674  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2675  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2676  */
2677 static void
2678 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2679     const void *good_buf)
2680 {
2681         /* no processing needed */
2682         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2683 }
2684
2685 /*ARGSUSED*/
2686 void
2687 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2688 {
2689         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2690
2691         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2692
2693         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2694         zcr->zcr_cbdata = buf;
2695         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2696         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2697 }
2698
2699 static int
2700 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2701 {
2702         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2703
2704         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2705                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2706
2707         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2708                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2709
2710         if (zio->io_vsd != NULL) {
2711                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2712                 zio->io_vsd = NULL;
2713         }
2714
2715         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2716                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2717
2718         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2719                 switch (zio->io_error) {
2720                 case 0:
2721                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2722                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2723                         break;
2724                 case EOPNOTSUPP:
2725                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2726                         break;
2727                 default:
2728                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2729                         break;
2730                 }
2731
2732         /*
2733          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2734          *
2735          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2736          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2737          */
2738         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2739             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2740                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2741                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2742                 zio->io_error = 0;
2743                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2744                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2745                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2746                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2747                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2748                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2749         }
2750
2751         /*
2752          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2753          * if the device is not accessible at all.
2754          */
2755         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2756             !vdev_accessible(vd, zio))
2757                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2758
2759         /*
2760          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2761          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2762          */
2763         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2764             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2765                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2766         }
2767
2768         if (zio->io_error)
2769                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2770
2771         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2772             zio->io_physdone != NULL) {
2773                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2774                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2775                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2776         }
2777
2778         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2779 }
2780
2781 void
2782 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2783 {
2784         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2785         ASSERT(zio->io_error == 0);
2786
2787         zio->io_stage >>= 1;
2788 }
2789
2790 void
2791 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2792 {
2793         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2794
2795         zio->io_stage >>= 1;
2796 }
2797
2798 void
2799 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2800 {
2801         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2802         ASSERT(zio->io_error == 0);
2803
2804         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2805         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2806 }
2807
2808 /*
2809  * ==========================================================================
2810  * Generate and verify checksums
2811  * ==========================================================================
2812  */
2813 static int
2814 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2815 {
2816         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2817         enum zio_checksum checksum;
2818
2819         if (bp == NULL) {
2820                 /*
2821                  * This is zio_write_phys().
2822                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2823                  */
2824                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2825
2826                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2827                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2828
2829                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2830         } else {
2831                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2832                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2833                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2834                 } else {
2835                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2836                 }
2837         }
2838
2839         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2840
2841         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2842 }
2843
2844 static int
2845 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2846 {
2847         zio_bad_cksum_t info;
2848         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2849         int error;
2850
2851         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2852
2853         if (bp == NULL) {
2854                 /*
2855                  * This is zio_read_phys().
2856                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2857                  */
2858                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2859                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2860
2861                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2862         }
2863
2864         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2865                 zio->io_error = error;
2866                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2867                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2868                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2869                             zio->io_size, NULL, &info);
2870                 }
2871         }
2872
2873         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2874 }
2875
2876 /*
2877  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2878  */
2879 void
2880 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2881 {
2882         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2883 }
2884
2885 /*
2886  * ==========================================================================
2887  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2888  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2889  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2890  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2891  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2892  * ==========================================================================
2893  */
2894 int
2895 zio_worst_error(int e1, int e2)
2896 {
2897         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2898         int r1, r2;
2899
2900         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2901                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2902                         break;
2903
2904         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2905                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2906                         break;
2907
2908         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2909 }
2910
2911 /*
2912  * ==========================================================================
2913  * I/O completion
2914  * ==========================================================================
2915  */
2916 static int
2917 zio_ready(zio_t *zio)
2918 {
2919         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2920         zio_t *pio, *pio_next;
2921
2922         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2923             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2924                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2925
2926         if (zio->io_ready) {
2927                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2928                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2929                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2930                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2931
2932                 zio->io_ready(zio);
2933         }
2934
2935         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2936                 zio->io_bp_copy = *bp;
2937
2938         if (zio->io_error)
2939                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2940
2941         mutex_enter(&zio->io_lock);
2942         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2943         pio = zio_walk_parents(zio);
2944         mutex_exit(&zio->io_lock);
2945
2946         /*
2947          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2948          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2949          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2950          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2951          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2952          */
2953         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2954                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2955                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2956         }
2957
2958         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2959                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2960                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2961                 } else {
2962                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2963                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2964                 }
2965         }
2966
2967         if (zio_injection_enabled &&
2968             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2969                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2970
2971         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2972 }
2973
2974 static int
2975 zio_done(zio_t *zio)
2976 {
2977         spa_t *spa = zio->io_spa;
2978         zio_t *lio = zio->io_logical;
2979         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2980         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2981         uint64_t psize = zio->io_size;
2982         zio_t *pio, *pio_next;
2983
2984         /*
2985          * If our children haven't all completed,
2986          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2987          */
2988         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2989             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2990             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2991             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2992                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2993
2994         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2995                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2996                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2997
2998         if (bp != NULL) {
2999                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3000                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3001                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3002                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3003                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3004                     zio->io_bp_override == NULL &&
3005                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3006                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3007                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3008                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3009                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3010                 }
3011                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3012                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3013         }
3014
3015         /*
3016          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3017          */
3018         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3019         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3020         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3021
3022         /*
3023          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3024          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3025          */
3026         if (zio->io_error == 0) {
3027                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3028                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3029                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3030                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3031                         char *abuf = zio->io_data;
3032
3033                         if (asize != psize) {
3034                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3035                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3036                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3037                         }
3038
3039                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3040                         zcr->zcr_next = NULL;
3041                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3042                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3043
3044                         if (asize != psize)
3045                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3046                 }
3047         }
3048
3049         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3050
3051         vdev_stat_update(zio, psize);
3052
3053         if (zio->io_error) {
3054                 /*
3055                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3056                  * generate an error message describing the I/O failure
3057                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3058                  * device is currently unavailable.
3059                  */
3060                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3061                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3062
3063                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3064                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3065                     zio == lio) {
3066                         /*
3067                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3068                          * error and generate a logical data ereport.
3069                          */
3070                         spa_log_error(spa, zio);
3071                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3072                             0, 0);
3073                 }
3074         }
3075
3076         if (zio->io_error && zio == lio) {
3077                 /*
3078                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3079                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3080                  */
3081                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3082                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3083
3084                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3085                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3086                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3087                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3088                         else
3089                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3090                 }
3091
3092                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3093                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3094                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3095                     zio->io_error == ENXIO &&
3096                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3097                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3098                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3099
3100                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3101                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3102
3103                 /*
3104                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3105                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3106                  * based on checksums.  It also might be a good place
3107                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3108                  * processing.
3109                  */
3110         }
3111
3112         /*
3113          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3114          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3115          * errors with errors that happened to the zio itself when
3116          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3117          */
3118         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3119
3120         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3121             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3122             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3123                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3124
3125         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3126
3127         /*
3128          * Godfather I/Os should never suspend.
3129          */
3130         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3131             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3132                 zio->io_reexecute = 0;
3133
3134         if (zio->io_reexecute) {
3135                 /*
3136                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3137                  *
3138                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3139                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3140                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3141                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3142                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3143                  *
3144                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3145                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3146                  * parents not executing until children are ready.
3147                  */
3148                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3149
3150                 zio->io_gang_leader = NULL;
3151
3152                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3153                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3154                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3155
3156                 /*
3157                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3158                  * not a true parent to them. It will track them through
3159                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3160                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3161                  * I/O to return status without blocking.
3162                  */
3163                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3164                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3165                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3166
3167                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3168                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3169                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3170                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3171                         }
3172                 }
3173
3174                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3175                         /*
3176                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3177                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3178                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3179                          */
3180                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3181                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3182                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3183                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3184                         /*
3185                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3186                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3187                          */
3188                         zio_suspend(spa, zio);
3189                 } else {
3190                         /*
3191                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3192                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3193                          */
3194 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3195                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3196 #else
3197                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3198 #endif
3199                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3200                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3201                             0, &zio->io_tqent);
3202                 }
3203                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3204         }
3205
3206         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3207         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3208         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3209
3210         /*
3211          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3212          */
3213         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3214                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3215                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3216                 zcr->zcr_next = NULL;
3217                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3218                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3219         }
3220
3221         /*
3222          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3223          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3224          * such, cannot acquire any new parents.
3225          */
3226         if (zio->io_done)
3227                 zio->io_done(zio);
3228
3229         mutex_enter(&zio->io_lock);
3230         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3231         mutex_exit(&zio->io_lock);
3232
3233         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3234                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3235                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3236                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3237                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3238         }
3239
3240         if (zio->io_waiter != NULL) {
3241                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3242                 zio->io_executor = NULL;
3243                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3244                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3245         } else {
3246                 zio_destroy(zio);
3247         }
3248
3249         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3250 }
3251
3252 /*
3253  * ==========================================================================
3254  * I/O pipeline definition
3255  * ==========================================================================
3256  */
3257 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3258         NULL,
3259         zio_read_bp_init,
3260         zio_free_bp_init,
3261         zio_issue_async,
3262         zio_write_bp_init,
3263         zio_checksum_generate,
3264         zio_nop_write,
3265         zio_ddt_read_start,
3266         zio_ddt_read_done,
3267         zio_ddt_write,
3268         zio_ddt_free,
3269         zio_gang_assemble,
3270         zio_gang_issue,
3271         zio_dva_allocate,
3272         zio_dva_free,
3273         zio_dva_claim,
3274         zio_ready,
3275         zio_vdev_io_start,
3276         zio_vdev_io_done,
3277         zio_vdev_io_assess,
3278         zio_checksum_verify,
3279         zio_done
3280 };
3281
3282 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3283 boolean_t
3284 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3285     const zbookmark_t *zb2)
3286 {
3287         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3288
3289         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3290         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3291
3292         /*
3293          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3294          * everything else.
3295          */
3296         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3297                 return (B_TRUE);
3298
3299         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3300         if (dnp == NULL)
3301                 return (B_FALSE);
3302
3303         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3304             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3305
3306         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3307             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3308
3309         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3310                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3311                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3312                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3313         }
3314
3315         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3316                 return (B_TRUE);
3317         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3318                 return (B_FALSE);
3319         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3320                 return (B_FALSE);
3321         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3322 }