]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r315290, r315291: 7303 dynamic metaslab selection
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2016 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44 #include <sys/metaslab_impl.h>
45
46 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
47 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
48 #if defined(__amd64__)
49 static int zio_use_uma = 1;
50 #else
51 static int zio_use_uma = 0;
52 #endif
53 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
54     "Use uma(9) for ZIO allocations");
55 static int zio_exclude_metadata = 0;
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
57     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
58
59 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
60         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
61           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
62         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of successful TRIM requests" },
64         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
66         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
67           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
68 };
69
70 static kstat_t *zio_trim_ksp;
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O type descriptions
75  * ==========================================================================
76  */
77 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
78         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
79         "zio_ioctl"
80 };
81
82 boolean_t zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
83 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, dva_throttle_enabled, CTLFLAG_RDTUN,
84     &zio_dva_throttle_enabled, 0, "");
85
86 /*
87  * ==========================================================================
88  * I/O kmem caches
89  * ==========================================================================
90  */
91 kmem_cache_t *zio_cache;
92 kmem_cache_t *zio_link_cache;
93 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
94 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
95
96 #ifdef _KERNEL
97 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
98 #endif
99
100 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
101 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
102
103 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
104         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
105 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
106 /*
107  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
108  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
109  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
110  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
111  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
112  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
113  * enough analysis has been done to determine optimal values.
114  *
115  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
116  * regular blocks are not deferred.
117  */
118 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
119 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
120     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
121 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
122 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
123     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
124 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
127
128 /*
129  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
130  * stage set or will have it later in its lifetime.
131  */
132 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
133
134 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
135
136 #ifdef illumos
137 #ifdef ZFS_DEBUG
138 int zio_buf_debug_limit = 16384;
139 #else
140 int zio_buf_debug_limit = 0;
141 #endif
142 #endif
143
144 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
145
146 void
147 zio_init(void)
148 {
149         size_t c;
150         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
151             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
152         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
153             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
154         if (!zio_use_uma)
155                 goto out;
156
157         /*
158          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
159          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
160          * for each quarter-power of 2.
161          */
162         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
163                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
164                 size_t p2 = size;
165                 size_t align = 0;
166                 int cflags = zio_exclude_metadata ? KMC_NODEBUG : 0;
167
168                 while (!ISP2(p2))
169                         p2 &= p2 - 1;
170
171 #ifdef illumos
172 #ifndef _KERNEL
173                 /*
174                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
175                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
176                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
177                  * page with a watched buffer.
178                  */
179                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
180                         continue;
181 #endif
182 #endif /* illumos */
183                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
184                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
185                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
186                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
187                 }
188
189                 if (align != 0) {
190                         char name[36];
191                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
194
195                         /*
196                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
197                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
198                          * stored with the buffers.
199                          */
200                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
201                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
202                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
203                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
204                 }
205         }
206
207         while (--c != 0) {
208                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
211
212                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
213                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
214                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
215         }
216 out:
217
218         zio_inject_init();
219
220         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
221             KSTAT_TYPE_NAMED,
222             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
223             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
224
225         if (zio_trim_ksp != NULL) {
226                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
227                 kstat_install(zio_trim_ksp);
228         }
229 }
230
231 void
232 zio_fini(void)
233 {
234         size_t c;
235         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
236         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
237
238         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
239                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
240                         last_cache = zio_buf_cache[c];
241                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
242                 }
243                 zio_buf_cache[c] = NULL;
244
245                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
246                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
247                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
248                 }
249                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
250         }
251
252         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
253         kmem_cache_destroy(zio_cache);
254
255         zio_inject_fini();
256
257         if (zio_trim_ksp != NULL) {
258                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
259                 zio_trim_ksp = NULL;
260         }
261 }
262
263 /*
264  * ==========================================================================
265  * Allocate and free I/O buffers
266  * ==========================================================================
267  */
268
269 /*
270  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
271  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
272  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
273  * excess / transient data in-core during a crashdump.
274  */
275 static void *
276 zio_buf_alloc_impl(size_t size, boolean_t canwait)
277 {
278         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
279         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
280
281         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
282
283         if (zio_use_uma) {
284                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c],
285                     canwait ? KM_PUSHPAGE : KM_NOSLEEP));
286         } else {
287                 return (kmem_alloc(size,
288                     (canwait ? KM_SLEEP : KM_NOSLEEP) | flags));
289         }
290 }
291
292 void *
293 zio_buf_alloc(size_t size)
294 {
295         return (zio_buf_alloc_impl(size, B_TRUE));
296 }
297
298 void *
299 zio_buf_alloc_nowait(size_t size)
300 {
301         return (zio_buf_alloc_impl(size, B_FALSE));
302 }
303
304 /*
305  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
306  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
307  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
308  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
309  */
310 void *
311 zio_data_buf_alloc(size_t size)
312 {
313         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
314
315         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
316
317         if (zio_use_uma)
318                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
319         else
320                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
321 }
322
323 void
324 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
325 {
326         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
327
328         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
329
330         if (zio_use_uma)
331                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
332         else
333                 kmem_free(buf, size);
334 }
335
336 void
337 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
338 {
339         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
340
341         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
342
343         if (zio_use_uma)
344                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
345         else
346                 kmem_free(buf, size);
347 }
348
349 /*
350  * ==========================================================================
351  * Push and pop I/O transform buffers
352  * ==========================================================================
353  */
354 void
355 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
356     zio_transform_func_t *transform)
357 {
358         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
359
360         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
361         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
362         zt->zt_bufsize = bufsize;
363         zt->zt_transform = transform;
364
365         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
366         zio->io_transform_stack = zt;
367
368         zio->io_data = data;
369         zio->io_size = size;
370 }
371
372 void
373 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
374 {
375         zio_transform_t *zt;
376
377         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
378                 if (zt->zt_transform != NULL)
379                         zt->zt_transform(zio,
380                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
381
382                 if (zt->zt_bufsize != 0)
383                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
384
385                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
386                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
387                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
388
389                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
390         }
391 }
392
393 /*
394  * ==========================================================================
395  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
396  * ==========================================================================
397  */
398 static void
399 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
400 {
401         ASSERT(zio->io_size > size);
402
403         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
404                 bcopy(zio->io_data, data, size);
405 }
406
407 static void
408 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
409 {
410         if (zio->io_error == 0 &&
411             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
412             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
413                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
414 }
415
416 /*
417  * ==========================================================================
418  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
419  * ==========================================================================
420  */
421 zio_t *
422 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
423 {
424         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
425
426         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
427         if (*zl == NULL)
428                 return (NULL);
429
430         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
431         return ((*zl)->zl_parent);
432 }
433
434 zio_t *
435 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
436 {
437         list_t *cl = &pio->io_child_list;
438
439         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
440         if (*zl == NULL)
441                 return (NULL);
442
443         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
444         return ((*zl)->zl_child);
445 }
446
447 zio_t *
448 zio_unique_parent(zio_t *cio)
449 {
450         zio_link_t *zl = NULL;
451         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
452
453         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
454         return (pio);
455 }
456
457 void
458 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
459 {
460         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
461
462         /*
463          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
464          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
465          * Vdev I/Os can only have vdev children.
466          * The following ASSERT captures all of these constraints.
467          */
468         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
469
470         zl->zl_parent = pio;
471         zl->zl_child = cio;
472
473         mutex_enter(&cio->io_lock);
474         mutex_enter(&pio->io_lock);
475
476         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
477
478         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
479                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
480
481         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
482         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
483
484         pio->io_child_count++;
485         cio->io_parent_count++;
486
487         mutex_exit(&pio->io_lock);
488         mutex_exit(&cio->io_lock);
489 }
490
491 static void
492 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
493 {
494         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
495         ASSERT(zl->zl_child == cio);
496
497         mutex_enter(&cio->io_lock);
498         mutex_enter(&pio->io_lock);
499
500         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
501         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
502
503         pio->io_child_count--;
504         cio->io_parent_count--;
505
506         mutex_exit(&pio->io_lock);
507         mutex_exit(&cio->io_lock);
508
509         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
510 }
511
512 static boolean_t
513 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
514 {
515         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
516         boolean_t waiting = B_FALSE;
517
518         mutex_enter(&zio->io_lock);
519         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
520         if (*countp != 0) {
521                 zio->io_stage >>= 1;
522                 ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
523                 zio->io_stall = countp;
524                 waiting = B_TRUE;
525         }
526         mutex_exit(&zio->io_lock);
527
528         return (waiting);
529 }
530
531 static void
532 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
533 {
534         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
535         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
536
537         mutex_enter(&pio->io_lock);
538         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
539                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
540         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
541         ASSERT3U(*countp, >, 0);
542
543         (*countp)--;
544
545         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
546                 zio_taskq_type_t type =
547                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
548                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
549                 pio->io_stall = NULL;
550                 mutex_exit(&pio->io_lock);
551                 /*
552                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
553                  * the child can continue to make progress. This also
554                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
555                  * parent-child relationships.
556                  */
557                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
558         } else {
559                 mutex_exit(&pio->io_lock);
560         }
561 }
562
563 static void
564 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
565 {
566         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
567                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
568 }
569
570 int
571 zio_timestamp_compare(const void *x1, const void *x2)
572 {
573         const zio_t *z1 = x1;
574         const zio_t *z2 = x2;
575
576         if (z1->io_queued_timestamp < z2->io_queued_timestamp)
577                 return (-1);
578         if (z1->io_queued_timestamp > z2->io_queued_timestamp)
579                 return (1);
580
581         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
582                 return (-1);
583         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
584                 return (1);
585
586         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
587                 return (-1);
588         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
589                 return (1);
590
591         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
592                 return (-1);
593         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
594                 return (1);
595
596         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
597                 return (-1);
598         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
599                 return (1);
600
601         if (z1 < z2)
602                 return (-1);
603         if (z1 > z2)
604                 return (1);
605
606         return (0);
607 }
608
609 /*
610  * ==========================================================================
611  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
612  * ==========================================================================
613  */
614 static zio_t *
615 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
616     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
617     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
618     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
619     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
620 {
621         zio_t *zio;
622
623         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
624         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
625         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
626
627         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
628         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
629         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
630
631         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
632         bzero(zio, sizeof (zio_t));
633
634         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
635         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
636
637         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
638             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
639         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
640             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
641         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
642
643         if (vd != NULL)
644                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
645         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
646                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
647         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
648                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
649         else
650                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
651
652         if (bp != NULL) {
653                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
654                 zio->io_bp_copy = *bp;
655                 zio->io_bp_orig = *bp;
656                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
657                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
658                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
659                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
660                         zio->io_logical = zio;
661                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
662                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
663         }
664
665         zio->io_spa = spa;
666         zio->io_txg = txg;
667         zio->io_done = done;
668         zio->io_private = private;
669         zio->io_type = type;
670         zio->io_priority = priority;
671         zio->io_vd = vd;
672         zio->io_offset = offset;
673         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
674         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
675         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
676         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
677         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
678         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
679
680         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
681         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
682
683         if (zb != NULL)
684                 zio->io_bookmark = *zb;
685
686         if (pio != NULL) {
687                 if (zio->io_logical == NULL)
688                         zio->io_logical = pio->io_logical;
689                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
690                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
691                 zio_add_child(pio, zio);
692         }
693
694         return (zio);
695 }
696
697 static void
698 zio_destroy(zio_t *zio)
699 {
700         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
701         list_destroy(&zio->io_parent_list);
702         list_destroy(&zio->io_child_list);
703         mutex_destroy(&zio->io_lock);
704         cv_destroy(&zio->io_cv);
705         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
706 }
707
708 zio_t *
709 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
710     void *private, enum zio_flag flags)
711 {
712         zio_t *zio;
713
714         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
715             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
716             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
717
718         return (zio);
719 }
720
721 zio_t *
722 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
723 {
724         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
725 }
726
727 void
728 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
729 {
730         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
731                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
732                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
733         }
734         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
735             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
736                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
737                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
738         }
739         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
740             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
741                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
742                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
743         }
744         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
745                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
746                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
747         }
748         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
749                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
750                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
751         }
752
753         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
754                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
755                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
756                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
757                 }
758         }
759
760         /*
761          * Pool-specific checks.
762          *
763          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
764          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
765          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
766          * that are in the log) to be arbitrarily large.
767          */
768         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
769                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
770                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
771                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
772                             "VDEV %llu",
773                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
774                         continue;
775                 }
776                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
777                 if (vd == NULL) {
778                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
779                             "VDEV %llu",
780                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
781                         continue;
782                 }
783                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
784                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
785                             "VDEV %llu",
786                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
787                         continue;
788                 }
789                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
790                         /*
791                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
792                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
793                          * we can't perform any more checks on them.
794                          */
795                         continue;
796                 }
797                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
798                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
799                 if (BP_IS_GANG(bp))
800                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
801                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
802                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
803                             "OFFSET %llu",
804                             bp, i, (longlong_t)offset);
805                 }
806         }
807 }
808
809 zio_t *
810 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
811     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
812     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
813 {
814         zio_t *zio;
815
816         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
817
818         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
819             data, size, done, private,
820             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
821             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
822             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
823
824         return (zio);
825 }
826
827 zio_t *
828 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
829     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
830     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
831     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
832     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
833     const zbookmark_phys_t *zb)
834 {
835         zio_t *zio;
836
837         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
838             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
839             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
840             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
841             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
842             zp->zp_level < 32 &&
843             zp->zp_copies > 0 &&
844             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
845
846         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
847             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
848             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
849             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
850
851         zio->io_ready = ready;
852         zio->io_children_ready = children_ready;
853         zio->io_physdone = physdone;
854         zio->io_prop = *zp;
855
856         /*
857          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
858          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
859          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
860          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
861          */
862         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
863                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
864         }
865
866         return (zio);
867 }
868
869 zio_t *
870 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
871     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
872     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
873 {
874         zio_t *zio;
875
876         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
877             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
878             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
879
880         return (zio);
881 }
882
883 void
884 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
885 {
886         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
887         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
888         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
889         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
890
891         /*
892          * We must reset the io_prop to match the values that existed
893          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
894          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
895          */
896         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
897         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
898         zio->io_prop.zp_copies = copies;
899         zio->io_bp_override = bp;
900 }
901
902 void
903 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
904 {
905
906         /*
907          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
908          * process the free here (by ignoring it) rather than
909          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
910          */
911         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
912                 return;
913         metaslab_check_free(spa, bp);
914
915         /*
916          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
917          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
918          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
919          * in-memory list for later processing.
920          */
921         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
922             txg != spa->spa_syncing_txg ||
923             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
924                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
925         } else {
926                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
927                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
928         }
929 }
930
931 zio_t *
932 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
933     uint64_t size, enum zio_flag flags)
934 {
935         zio_t *zio;
936         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
937
938         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
939         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
940         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
941
942         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
943                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
944
945         metaslab_check_free(spa, bp);
946         arc_freed(spa, bp);
947
948         if (zfs_trim_enabled)
949                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
950                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
951         /*
952          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
953          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
954          * not tied up.
955          */
956         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
957                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
958
959         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
960
961         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
962             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
963             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
964
965         return (zio);
966 }
967
968 zio_t *
969 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
970     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
971 {
972         zio_t *zio;
973
974         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
975
976         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
977                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
978
979         /*
980          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
981          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
982          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
983          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
984          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
985          * so that the SPA knows they're in use.
986          *
987          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
988          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
989          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
990          */
991         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
992         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
993         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
994
995         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
996             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
997             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
998         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
999
1000         return (zio);
1001 }
1002
1003 zio_t *
1004 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1005     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1006     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1007 {
1008         zio_t *zio;
1009         int c;
1010
1011         if (vd->vdev_children == 0) {
1012                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
1013                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
1014                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1015
1016                 zio->io_cmd = cmd;
1017         } else {
1018                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1019
1020                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1021                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1022                             offset, size, done, private, priority, flags));
1023         }
1024
1025         return (zio);
1026 }
1027
1028 zio_t *
1029 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1030     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1031     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1032 {
1033         zio_t *zio;
1034
1035         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1036         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1037             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1038         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1039
1040         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1041             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1042             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1043
1044         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1045
1046         return (zio);
1047 }
1048
1049 zio_t *
1050 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1051     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1052     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1053 {
1054         zio_t *zio;
1055
1056         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1057         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1058             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1059         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1060
1061         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1062             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1063             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1064
1065         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1066
1067         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1068                 /*
1069                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1070                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1071                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1072                  * being written to multiple places in parallel.
1073                  */
1074                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1075                 bcopy(data, wbuf, size);
1076                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1077         }
1078
1079         return (zio);
1080 }
1081
1082 /*
1083  * Create a child I/O to do some work for us.
1084  */
1085 zio_t *
1086 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1087     void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1088     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1089 {
1090         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1091         zio_t *zio;
1092
1093         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1094             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1095
1096         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1097                 /*
1098                  * If we have the bp, then the child should perform the
1099                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1100                  * detection as close to the leaves as possible and
1101                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1102                  */
1103                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1104                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1105         }
1106
1107         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1108         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1109                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1110
1111         if (vd->vdev_children == 0)
1112                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1113
1114         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1115
1116         /*
1117          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1118          * even if the original read was.
1119          */
1120         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1121                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1122
1123         /*
1124          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1125          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1126          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1127          * have already processed the original allocating I/O.
1128          */
1129         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1130             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1131                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1132
1133                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1134                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1135                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1136                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1137                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1138                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1139
1140                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1141         }
1142
1143         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1144             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1145             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1146         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1147
1148         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1149         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1150                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1151
1152         return (zio);
1153 }
1154
1155 zio_t *
1156 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1157     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1158     zio_done_func_t *done, void *private)
1159 {
1160         zio_t *zio;
1161
1162         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1163
1164         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1165             data, size, done, private, type, priority,
1166             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1167             vd, offset, NULL,
1168             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1169
1170         return (zio);
1171 }
1172
1173 void
1174 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1175 {
1176         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1177             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1178             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1179 }
1180
1181 zio_t *
1182 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1183 {
1184
1185         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1186
1187         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1188             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1189             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1190             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1191 }
1192
1193 void
1194 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1195 {
1196         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1197         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1198         ASSERT(size <= zio->io_size);
1199
1200         /*
1201          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1202          * reconstruction when reading back less than the block size.
1203          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1204          */
1205         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1206         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1207                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1208 }
1209
1210 /*
1211  * ==========================================================================
1212  * Prepare to read and write logical blocks
1213  * ==========================================================================
1214  */
1215
1216 static int
1217 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1218 {
1219         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1220
1221         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1222             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1223             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1224                 uint64_t psize =
1225                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1226                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1227
1228                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1229         }
1230
1231         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1232                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1233                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1234         } else {
1235                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1236         }
1237
1238         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1239                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1240
1241         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1242                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1243
1244         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1245                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1246
1247         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1248 }
1249
1250 static int
1251 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1252 {
1253         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1254                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1255
1256         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1257
1258         if (zio->io_bp_override) {
1259                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1260                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1261
1262                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1263                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1264
1265                 *bp = *zio->io_bp_override;
1266                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1267
1268                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1269                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1270
1271                 /*
1272                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1273                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1274                  * has already occurred.
1275                  */
1276                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1277                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1278                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1279                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1280                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1281                 }
1282
1283                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1284
1285                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1286                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1287
1288                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1289                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1290
1291                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1292                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1293                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1294                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1295                 }
1296
1297                 /*
1298                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1299                  * it as a regular write I/O.
1300                  */
1301                 zio->io_bp_override = NULL;
1302                 *bp = zio->io_bp_orig;
1303                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1304         }
1305
1306         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1307 }
1308
1309 static int
1310 zio_write_compress(zio_t *zio)
1311 {
1312         spa_t *spa = zio->io_spa;
1313         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1314         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1315         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1316         uint64_t lsize = zio->io_size;
1317         uint64_t psize = lsize;
1318         int pass = 1;
1319
1320         /*
1321          * If our children haven't all reached the ready stage,
1322          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1323          */
1324         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1325             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1326                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1327
1328         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1329                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1330
1331         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1332                 /*
1333                  * Now that all our children are ready, run the callback
1334                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1335                  * data to be written.
1336                  */
1337                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1338                 zio->io_children_ready(zio);
1339         }
1340
1341         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1342         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1343
1344         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1345                 /*
1346                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1347                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1348                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1349                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1350                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1351                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1352                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1353                  */
1354                 pass = spa_sync_pass(spa);
1355
1356                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1357                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1358                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1359
1360                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1361                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1362
1363                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1364                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1365                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1366         }
1367
1368         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1369                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1370                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1371                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1372                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1373                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1374                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1375                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1376                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1377                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1378                             cbuf, compress, lsize, psize);
1379                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1380                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1381                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1382                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1383                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1384                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1385                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1386                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1387                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1388                 } else {
1389                         /*
1390                          * Round up compressed size up to the ashift
1391                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1392                          * This ensures that the compressed size of the BP
1393                          * (and thus compressratio property) are correct,
1394                          * in that we charge for the padding used to fill out
1395                          * the last sector.
1396                          */
1397                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1398                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1399                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1400                         if (rounded >= lsize) {
1401                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1402                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1403                                 psize = lsize;
1404                         } else {
1405                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1406                                 psize = rounded;
1407                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1408                                     psize, lsize, NULL);
1409                         }
1410                 }
1411
1412                 /*
1413                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1414                  * it as a regular write I/O.
1415                  */
1416                 zio->io_bp_override = NULL;
1417                 *bp = zio->io_bp_orig;
1418                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1419         }
1420
1421         /*
1422          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1423          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1424          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1425          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1426          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1427          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1428          */
1429         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1430             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1431             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1432                 ASSERT(psize != 0);
1433                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1434                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1435                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1436         } else {
1437                 BP_ZERO(bp);
1438                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1439         }
1440
1441         if (psize == 0) {
1442                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1443                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1444                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1445                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1446                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1447                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1448                 }
1449                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1450         } else {
1451                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1452                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1453                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1454                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1455                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1456                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1457                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1458                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1459                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1460                 if (zp->zp_dedup) {
1461                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1462                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1463                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1464                 }
1465                 if (zp->zp_nopwrite) {
1466                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1467                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1468                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1469                 }
1470         }
1471         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1472 }
1473
1474 static int
1475 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1476 {
1477         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1478
1479         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1480                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1481                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1482         }
1483
1484         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1485 }
1486
1487 /*
1488  * ==========================================================================
1489  * Execute the I/O pipeline
1490  * ==========================================================================
1491  */
1492
1493 static void
1494 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1495 {
1496         spa_t *spa = zio->io_spa;
1497         zio_type_t t = zio->io_type;
1498         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1499
1500         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1501
1502         /*
1503          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1504          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1505          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1506          */
1507         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1508                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1509
1510         /*
1511          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1512          */
1513         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1514                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1515
1516         /*
1517          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1518          * available.
1519          */
1520         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1521             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1522                 q++;
1523
1524         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1525
1526         /*
1527          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1528          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1529          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1530          */
1531 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1532         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1533 #else
1534         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1535 #endif
1536         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1537             flags, &zio->io_tqent);
1538 }
1539
1540 static boolean_t
1541 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1542 {
1543         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1544         spa_t *spa = zio->io_spa;
1545
1546         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1547                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1548                 uint_t i;
1549                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1550                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1551                                 return (B_TRUE);
1552                 }
1553         }
1554
1555         return (B_FALSE);
1556 }
1557
1558 static int
1559 zio_issue_async(zio_t *zio)
1560 {
1561         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1562
1563         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1564 }
1565
1566 void
1567 zio_interrupt(zio_t *zio)
1568 {
1569         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1570 }
1571
1572 void
1573 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1574 {
1575         /*
1576          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1577          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1578          * functionality has been disabled for userspace builds.
1579          */
1580
1581 #ifdef _KERNEL
1582         /*
1583          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1584          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1585          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1586          */
1587         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1588                 hrtime_t now = gethrtime();
1589
1590                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1591                         /*
1592                          * This IO has already taken longer than the target
1593                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1594                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1595                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1596                          * the target latency being set to a value less than
1597                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1598                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1599                          * IO request).
1600                          */
1601
1602                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1603                             hrtime_t, now);
1604
1605                         zio_interrupt(zio);
1606                 } else {
1607                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1608
1609                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1610                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1611
1612                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1613                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1614                 }
1615
1616                 return;
1617         }
1618 #endif
1619
1620         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1621         zio_interrupt(zio);
1622 }
1623
1624 /*
1625  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1626  *
1627  *      (1) the I/O completes
1628  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1629  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1630  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1631  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1632  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1633  *
1634  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1635  * burns a thread in cv_wait().
1636  *
1637  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1638  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1639  */
1640 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1641
1642 void
1643 zio_execute(zio_t *zio)
1644 {
1645         zio->io_executor = curthread;
1646
1647         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1648
1649         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1650                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1651                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1652                 int rv;
1653
1654                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1655                 ASSERT(ISP2(stage));
1656                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1657
1658                 do {
1659                         stage <<= 1;
1660                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1661
1662                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1663
1664                 /*
1665                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1666                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1667                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1668                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1669                  *
1670                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1671                  * be sent to disk promptly.
1672                  */
1673                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1674                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1675                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1676                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1677                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1678                         return;
1679                 }
1680
1681                 zio->io_stage = stage;
1682                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1683                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1684
1685                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1686                         return;
1687
1688                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1689         }
1690 }
1691
1692 /*
1693  * ==========================================================================
1694  * Initiate I/O, either sync or async
1695  * ==========================================================================
1696  */
1697 int
1698 zio_wait(zio_t *zio)
1699 {
1700         int error;
1701
1702         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1703         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1704
1705         zio->io_waiter = curthread;
1706         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1707         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1708
1709         zio_execute(zio);
1710
1711         mutex_enter(&zio->io_lock);
1712         while (zio->io_executor != NULL)
1713                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1714         mutex_exit(&zio->io_lock);
1715
1716         error = zio->io_error;
1717         zio_destroy(zio);
1718
1719         return (error);
1720 }
1721
1722 void
1723 zio_nowait(zio_t *zio)
1724 {
1725         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1726
1727         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1728             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1729                 /*
1730                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1731                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1732                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1733                  */
1734                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1735
1736                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1737         }
1738
1739         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1740         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1741         zio_execute(zio);
1742 }
1743
1744 /*
1745  * ==========================================================================
1746  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1747  * ==========================================================================
1748  */
1749
1750 static void
1751 zio_reexecute(zio_t *pio)
1752 {
1753         zio_t *cio, *cio_next;
1754
1755         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1756         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1757         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1758         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1759
1760         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1761         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1762         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1763         pio->io_reexecute = 0;
1764         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1765         pio->io_pipeline_trace = 0;
1766         pio->io_error = 0;
1767         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1768                 pio->io_state[w] = 0;
1769         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1770                 pio->io_child_error[c] = 0;
1771
1772         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1773                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1774
1775         /*
1776          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1777          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1778          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1779          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1780          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1781          */
1782         zio_link_t *zl = NULL;
1783         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1784                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1785                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1786                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1787                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1788                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1789                 zio_reexecute(cio);
1790         }
1791
1792         /*
1793          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1794          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1795          * responsibility of the caller to wait on him.
1796          */
1797         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1798                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1799                 zio_execute(pio);
1800         }
1801 }
1802
1803 void
1804 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1805 {
1806         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1807                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1808                     "failure and the failure mode property for this pool "
1809                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1810
1811         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1812
1813         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1814
1815         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1816                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1817                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1818                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1819
1820         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1821
1822         if (zio != NULL) {
1823                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1824                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1825                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1826                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1827                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1828                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1829         }
1830
1831         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1832 }
1833
1834 int
1835 zio_resume(spa_t *spa)
1836 {
1837         zio_t *pio;
1838
1839         /*
1840          * Reexecute all previously suspended i/o.
1841          */
1842         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1843         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1844         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1845         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1846         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1847         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1848
1849         if (pio == NULL)
1850                 return (0);
1851
1852         zio_reexecute(pio);
1853         return (zio_wait(pio));
1854 }
1855
1856 void
1857 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1858 {
1859         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1860         while (spa_suspended(spa))
1861                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1862         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1863 }
1864
1865 /*
1866  * ==========================================================================
1867  * Gang blocks.
1868  *
1869  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1870  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1871  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1872  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1873  * block from smaller fragments.
1874  *
1875  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1876  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1877  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1878  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1879  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1880  *
1881  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1882  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1883  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1884  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1885  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1886  *
1887  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1888  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1889  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1890  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1891  *
1892  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1893  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1894  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1895  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1896  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1897  * bps for every constituent of the gang block.
1898  *
1899  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1900  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1901  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1902  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1903  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1904  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1905  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1906  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1907  * gang header's blk_cksum as described above.
1908  *
1909  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1910  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1911  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1912  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1913  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1914  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1915  *
1916  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1917  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1918  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1919  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1920  *
1921  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1922  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1923  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1924  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1925  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1926  *
1927  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1928  * ==========================================================================
1929  */
1930
1931 static zio_t *
1932 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1933 {
1934         if (gn != NULL)
1935                 return (pio);
1936
1937         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1938             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1939             &pio->io_bookmark));
1940 }
1941
1942 zio_t *
1943 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1944 {
1945         zio_t *zio;
1946
1947         if (gn != NULL) {
1948                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1949                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1950                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1951                 /*
1952                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1953                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1954                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1955                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1956                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1957                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1958                  * this is just good hygiene.)
1959                  */
1960                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1961                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1962                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1963                 }
1964                 /*
1965                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1966                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1967                  */
1968                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1969                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1970         } else {
1971                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1972                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1973                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1974         }
1975
1976         return (zio);
1977 }
1978
1979 /* ARGSUSED */
1980 zio_t *
1981 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1982 {
1983         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1984             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1985             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1986 }
1987
1988 /* ARGSUSED */
1989 zio_t *
1990 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1991 {
1992         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1993             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1994 }
1995
1996 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1997         NULL,
1998         zio_read_gang,
1999         zio_rewrite_gang,
2000         zio_free_gang,
2001         zio_claim_gang,
2002         NULL
2003 };
2004
2005 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2006
2007 static zio_gang_node_t *
2008 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2009 {
2010         zio_gang_node_t *gn;
2011
2012         ASSERT(*gnpp == NULL);
2013
2014         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2015         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2016         *gnpp = gn;
2017
2018         return (gn);
2019 }
2020
2021 static void
2022 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2023 {
2024         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2025
2026         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2027                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2028
2029         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2030         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2031         *gnpp = NULL;
2032 }
2033
2034 static void
2035 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2036 {
2037         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2038
2039         if (gn == NULL)
2040                 return;
2041
2042         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2043                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2044
2045         zio_gang_node_free(gnpp);
2046 }
2047
2048 static void
2049 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2050 {
2051         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2052
2053         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2054         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2055
2056         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
2057             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
2058             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2059 }
2060
2061 static void
2062 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2063 {
2064         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2065         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2066         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2067
2068         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2069         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2070
2071         if (zio->io_error)
2072                 return;
2073
2074         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2075                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
2076
2077         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
2078         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2079         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2080
2081         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2082                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2083                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2084                         continue;
2085                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2086         }
2087 }
2088
2089 static void
2090 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
2091 {
2092         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2093         zio_t *zio;
2094
2095         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2096         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2097         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2098
2099         /*
2100          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2101          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2102          */
2103         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
2104
2105         if (gn != NULL) {
2106                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2107
2108                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2109                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2110                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2111                                 continue;
2112                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
2113                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
2114                 }
2115         }
2116
2117         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
2118                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
2119
2120         if (zio != pio)
2121                 zio_nowait(zio);
2122 }
2123
2124 static int
2125 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2126 {
2127         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2128
2129         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2130         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2131
2132         zio->io_gang_leader = zio;
2133
2134         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2135
2136         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2137 }
2138
2139 static int
2140 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2141 {
2142         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2143
2144         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
2145                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2146
2147         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2148         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2149
2150         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2151                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
2152         else
2153                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2154
2155         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2156
2157         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2158 }
2159
2160 static void
2161 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2162 {
2163         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2164         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2165         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2166         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2167         uint64_t asize;
2168
2169         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2170                 return;
2171
2172         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2173
2174         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2175         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2176         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2177         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2178         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2179
2180         mutex_enter(&pio->io_lock);
2181         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2182                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2183                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2184                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2185                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2186         }
2187         mutex_exit(&pio->io_lock);
2188 }
2189
2190 static int
2191 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2192 {
2193         spa_t *spa = pio->io_spa;
2194         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2195         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2196         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2197         zio_t *zio;
2198         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2199         zio_gbh_phys_t *gbh;
2200         uint64_t txg = pio->io_txg;
2201         uint64_t resid = pio->io_size;
2202         uint64_t lsize;
2203         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2204         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2205         zio_prop_t zp;
2206         int error;
2207
2208         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2209         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2210                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2211                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2212
2213                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2214                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2215
2216                 /*
2217                  * The logical zio has already placed a reservation for
2218                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2219                  * additional copies. These additional copies
2220                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2221                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2222                  * additional reservations for gang blocks.
2223                  */
2224                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2225                     pio, flags));
2226         }
2227
2228         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2229             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2230             &pio->io_alloc_list, pio);
2231         if (error) {
2232                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2233                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2234                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2235
2236                         /*
2237                          * If we failed to allocate the gang block header then
2238                          * we remove any additional allocation reservations that
2239                          * we placed here. The original reservation will
2240                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2241                          * stage.
2242                          */
2243                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2244                             gbh_copies - copies, pio);
2245                 }
2246                 pio->io_error = error;
2247                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2248         }
2249
2250         if (pio == gio) {
2251                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2252         } else {
2253                 gnpp = pio->io_private;
2254                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2255         }
2256
2257         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2258         gbh = gn->gn_gbh;
2259         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2260
2261         /*
2262          * Create the gang header.
2263          */
2264         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2265             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2266
2267         /*
2268          * Create and nowait the gang children.
2269          */
2270         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2271                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2272                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2273                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2274
2275                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2276                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2277                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2278                 zp.zp_level = 0;
2279                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2280                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2281                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2282                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2283
2284                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2285                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2286                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, NULL,
2287                     &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2288                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2289
2290                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2291                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2292                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2293
2294                         /*
2295                          * Gang children won't throttle but we should
2296                          * account for their work, so reserve an allocation
2297                          * slot for them here.
2298                          */
2299                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2300                             zp.zp_copies, cio, flags));
2301                 }
2302                 zio_nowait(cio);
2303         }
2304
2305         /*
2306          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2307          */
2308         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2309
2310         zio_nowait(zio);
2311
2312         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2313 }
2314
2315 /*
2316  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2317  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2318  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2319  * mutually exclusive with dedup.
2320  *
2321  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2322  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2323  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2324  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2325  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2326  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2327  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2328  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2329  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2330  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2331  * themselves remain secret.
2332  */
2333 static int
2334 zio_nop_write(zio_t *zio)
2335 {
2336         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2337         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2338         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2339
2340         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2341         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2342         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2343         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2344         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2345         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2346
2347         /*
2348          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2349          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2350          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2351          * allocate a new bp.
2352          */
2353         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2354             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2355             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2356             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2357             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2358             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2359             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2360                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2361
2362         /*
2363          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2364          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2365          */
2366         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2367                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2368                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2369                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2370                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2371                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2372                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2373                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2374
2375                 *bp = *bp_orig;
2376                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2377                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2378         }
2379
2380         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2381 }
2382
2383 /*
2384  * ==========================================================================
2385  * Dedup
2386  * ==========================================================================
2387  */
2388 static void
2389 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2390 {
2391         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2392         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2393         ddt_phys_t *ddp;
2394         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2395
2396         mutex_enter(&pio->io_lock);
2397         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2398         if (zio->io_error == 0)
2399                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2400         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2401                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2402         else
2403                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2404         mutex_exit(&pio->io_lock);
2405 }
2406
2407 static int
2408 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2409 {
2410         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2411
2412         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2413         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2414         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2415
2416         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2417                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2418                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2419                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2420                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2421                 blkptr_t blk;
2422
2423                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2424                 zio->io_vsd = dde;
2425
2426                 if (ddp_self == NULL)
2427                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2428
2429                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2430                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2431                                 continue;
2432                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2433                             &blk);
2434                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2435                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2436                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2437                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2438                             &zio->io_bookmark));
2439                 }
2440                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2441         }
2442
2443         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2444             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2445             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2446
2447         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2448 }
2449
2450 static int
2451 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2452 {
2453         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2454
2455         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2456                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2457
2458         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2459         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2460         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2461
2462         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2463                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2464                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2465                 if (ddt == NULL) {
2466                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2467                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2468                 }
2469                 if (dde == NULL) {
2470                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2471                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2472                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2473                 }
2474                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2475                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2476                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2477                 }
2478                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2479                 zio->io_vsd = NULL;
2480         }
2481
2482         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2483
2484         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2485 }
2486
2487 static boolean_t
2488 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2489 {
2490         spa_t *spa = zio->io_spa;
2491
2492         /*
2493          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2494          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2495          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2496          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2497          */
2498         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2499                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2500
2501                 if (lio != NULL) {
2502                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2503                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2504                             zio->io_orig_size) != 0);
2505                 }
2506         }
2507
2508         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2509                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2510
2511                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2512                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2513                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2514                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2515                         int error;
2516
2517                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2518
2519                         ddt_exit(ddt);
2520
2521                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2522                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2523                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2524                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2525
2526                         if (error == 0) {
2527                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2528                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2529                                     zio->io_orig_size) != 0)
2530                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2531                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2532                         }
2533
2534                         ddt_enter(ddt);
2535                         return (error != 0);
2536                 }
2537         }
2538
2539         return (B_FALSE);
2540 }
2541
2542 static void
2543 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2544 {
2545         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2546         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2547         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2548         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2549         zio_t *pio;
2550
2551         if (zio->io_error)
2552                 return;
2553
2554         ddt_enter(ddt);
2555
2556         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2557
2558         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2559
2560         zio_link_t *zl = NULL;
2561         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2562                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2563
2564         ddt_exit(ddt);
2565 }
2566
2567 static void
2568 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2569 {
2570         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2571         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2572         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2573         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2574
2575         ddt_enter(ddt);
2576
2577         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2578         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2579         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2580
2581         if (zio->io_error == 0) {
2582                 zio_link_t *zl = NULL;
2583                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2584                         ddt_phys_addref(ddp);
2585         } else {
2586                 ddt_phys_clear(ddp);
2587         }
2588
2589         ddt_exit(ddt);
2590 }
2591
2592 static void
2593 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2594 {
2595         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2596         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2597         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2598         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2599         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2600         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2601         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2602
2603         ddt_enter(ddt);
2604
2605         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2606         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2607         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2608
2609         if (zio->io_error == 0) {
2610                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2611                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2612                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2613                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2614                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2615                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2616         }
2617
2618         ddt_exit(ddt);
2619 }
2620
2621 static int
2622 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2623 {
2624         spa_t *spa = zio->io_spa;
2625         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2626         uint64_t txg = zio->io_txg;
2627         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2628         int p = zp->zp_copies;
2629         int ditto_copies;
2630         zio_t *cio = NULL;
2631         zio_t *dio = NULL;
2632         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2633         ddt_entry_t *dde;
2634         ddt_phys_t *ddp;
2635
2636         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2637         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2638         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2639
2640         ddt_enter(ddt);
2641         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2642         ddp = &dde->dde_phys[p];
2643
2644         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2645                 /*
2646                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2647                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2648                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2649                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2650                  */
2651                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2652                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2653                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2654                         zio_pop_transforms(zio);
2655                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2656                         BP_ZERO(bp);
2657                 } else {
2658                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2659                 }
2660                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2661                 ddt_exit(ddt);
2662                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2663         }
2664
2665         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2666         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2667
2668         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2669             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2670                 zio_prop_t czp = *zp;
2671
2672                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2673
2674                 /*
2675                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2676                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2677                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2678                  * This is safe, because using the override bp is just an
2679                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2680                  */
2681                 if (zio->io_bp_override) {
2682                         zio_pop_transforms(zio);
2683                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2684                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2685                         zio->io_bp_override = NULL;
2686                         BP_ZERO(bp);
2687                         ddt_exit(ddt);
2688                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2689                 }
2690
2691                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2692                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2693                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2694                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2695
2696                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2697                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2698         }
2699
2700         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2701                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2702                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2703                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2704                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2705                 else
2706                         ddt_phys_addref(ddp);
2707         } else if (zio->io_bp_override) {
2708                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2709                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2710                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2711                 ddt_phys_addref(ddp);
2712         } else {
2713                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2714                     zio->io_orig_size, zp,
2715                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2716                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2717                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2718
2719                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2720                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2721         }
2722
2723         ddt_exit(ddt);
2724
2725         if (cio)
2726                 zio_nowait(cio);
2727         if (dio)
2728                 zio_nowait(dio);
2729
2730         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2731 }
2732
2733 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2734
2735 static int
2736 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2737 {
2738         spa_t *spa = zio->io_spa;
2739         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2740         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2741         ddt_entry_t *dde;
2742         ddt_phys_t *ddp;
2743
2744         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2745         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2746
2747         ddt_enter(ddt);
2748         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2749         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2750         ddt_phys_decref(ddp);
2751         ddt_exit(ddt);
2752
2753         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2754 }
2755
2756 /*
2757  * ==========================================================================
2758  * Allocate and free blocks
2759  * ==========================================================================
2760  */
2761
2762 static zio_t *
2763 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2764 {
2765         zio_t *zio;
2766
2767         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2768
2769         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2770         if (zio == NULL)
2771                 return (NULL);
2772
2773         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2774
2775         /*
2776          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2777          * reserve then we throttle.
2778          */
2779         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2780             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2781                 return (NULL);
2782         }
2783
2784         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2785         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2786
2787         return (zio);
2788 }
2789
2790 static int
2791 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2792 {
2793         spa_t *spa = zio->io_spa;
2794         zio_t *nio;
2795
2796         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2797             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2798             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2799             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2800                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2801         }
2802
2803         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2804
2805         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2806         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2807
2808         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2809
2810         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2811         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2812
2813         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2814         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2815
2816         if (nio == zio)
2817                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2818
2819         if (nio != NULL) {
2820                 ASSERT3U(nio->io_queued_timestamp, <=,
2821                     zio->io_queued_timestamp);
2822                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2823                 /*
2824                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2825                  * it is processed by a different thread. We do this to
2826                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2827                  * throttled and children are making progress. We allow
2828                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2829                  * been waiting.
2830                  */
2831                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2832         }
2833         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2834 }
2835
2836 void
2837 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2838 {
2839         zio_t *zio;
2840
2841         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2842         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2843         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2844         if (zio == NULL)
2845                 return;
2846
2847         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2848         ASSERT0(zio->io_error);
2849         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2850 }
2851
2852 static int
2853 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2854 {
2855         spa_t *spa = zio->io_spa;
2856         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2857         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2858         int error;
2859         int flags = 0;
2860
2861         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2862                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2863                 zio->io_gang_leader = zio;
2864         }
2865
2866         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2867         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2868         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2869         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2870         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2871
2872         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2873                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2874         }
2875         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2876                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2877         }
2878         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2879                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2880         }
2881
2882         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2883             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
2884             &zio->io_alloc_list, zio);
2885
2886         if (error != 0) {
2887                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2888                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2889                     error);
2890                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2891                         return (zio_write_gang_block(zio));
2892                 zio->io_error = error;
2893         }
2894
2895         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2896 }
2897
2898 static int
2899 zio_dva_free(zio_t *zio)
2900 {
2901         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2902
2903         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2904 }
2905
2906 static int
2907 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2908 {
2909         int error;
2910
2911         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2912         if (error)
2913                 zio->io_error = error;
2914
2915         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2916 }
2917
2918 /*
2919  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2920  * and we want to give back the block we just allocated.
2921  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2922  */
2923 static void
2924 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2925 {
2926         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2927         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2928
2929         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2930                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2931
2932         if (gn != NULL) {
2933                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2934                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2935                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2936                 }
2937         }
2938 }
2939
2940 /*
2941  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2942  */
2943 int
2944 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2945     uint64_t size, boolean_t *slog)
2946 {
2947         int error = 1;
2948         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
2949
2950         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2951
2952         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
2953         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
2954             txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, &io_alloc_list, NULL);
2955         if (error == 0) {
2956                 *slog = TRUE;
2957         } else {
2958                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2959                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID,
2960                     &io_alloc_list, NULL);
2961                 if (error == 0)
2962                         *slog = FALSE;
2963         }
2964         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
2965
2966         if (error == 0) {
2967                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2968                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2969                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2970                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2971                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2972                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2973                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2974                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2975                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2976                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2977         }
2978
2979         return (error);
2980 }
2981
2982 /*
2983  * Free an intent log block.
2984  */
2985 void
2986 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2987 {
2988         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2989         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2990
2991         zio_free(spa, txg, bp);
2992 }
2993
2994 /*
2995  * ==========================================================================
2996  * Read, write and delete to physical devices
2997  * ==========================================================================
2998  */
2999
3000
3001 /*
3002  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3003  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3004  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3005  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3006  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3007  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3008  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3009  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3010  */
3011 static int
3012 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3013 {
3014         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3015         uint64_t align;
3016         spa_t *spa = zio->io_spa;
3017         int ret;
3018
3019         ASSERT(zio->io_error == 0);
3020         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3021
3022         if (vd == NULL) {
3023                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3024                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3025
3026                 /*
3027                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3028                  */
3029                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3030                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3031         }
3032
3033         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3034             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3035                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3036                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3037         }
3038
3039         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3040
3041         /*
3042          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3043          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3044          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3045          * characteristics:
3046          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3047          *      - any reads of user data
3048          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3049          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3050          */
3051         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3052             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3053             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3054             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3055                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3056                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3057                 if (old != new)
3058                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3059         }
3060
3061         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3062
3063         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3064             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3065                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3066                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3067                 char *abuf = NULL;
3068                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3069                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3070                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
3071                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3072                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3073                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
3074                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
3075                 }
3076                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3077                     zio_subblock);
3078         }
3079
3080         /*
3081          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3082          * before proceeding.
3083          */
3084         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3085                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3086                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3087         } else {
3088                 /*
3089                  * For the physical io we allow alignment
3090                  * to a logical block size.
3091                  */
3092                 uint64_t log_align =
3093                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3094                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3095                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3096         }
3097
3098         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3099
3100         /*
3101          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3102          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3103          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3104          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3105          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3106          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3107          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3108          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3109          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3110          * The same logic applies to any form of nested replication:
3111          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3112          */
3113         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3114             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3115             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3116             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3117                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3118                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3119                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3120         }
3121
3122         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3123                 switch (zio->io_type) {
3124                 case ZIO_TYPE_READ:
3125                         if (vdev_cache_read(zio))
3126                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3127                         /* FALLTHROUGH */
3128                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3129                 case ZIO_TYPE_FREE:
3130                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3131                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3132
3133                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3134                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3135                                 zio_interrupt(zio);
3136                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3137                         }
3138                         break;
3139                 }
3140                 /*
3141                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3142                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3143                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3144                  */
3145                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3146                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3147                     !trim_map_write_start(zio))
3148                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3149         }
3150
3151         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3152         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3153 }
3154
3155 static int
3156 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3157 {
3158         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3159         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3160         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3161
3162         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3163                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3164
3165         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3166             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3167
3168         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3169             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3170             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3171
3172                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3173                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3174                         trim_map_write_done(zio);
3175
3176                 vdev_queue_io_done(zio);
3177
3178                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3179                         vdev_cache_write(zio);
3180
3181                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3182                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3183                             zio, EIO);
3184
3185                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3186                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3187
3188                 if (zio->io_error) {
3189                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3190                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3191                                 /* Not all devices support TRIM. */
3192                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3193                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3194                         } else {
3195                                 unexpected_error = B_TRUE;
3196                         }
3197                 }
3198         }
3199
3200         ops->vdev_op_io_done(zio);
3201
3202         if (unexpected_error)
3203                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3204
3205         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3206 }
3207
3208 /*
3209  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3210  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3211  */
3212 static void
3213 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3214     const void *good_buf)
3215 {
3216         /* no processing needed */
3217         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3218 }
3219
3220 /*ARGSUSED*/
3221 void
3222 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3223 {
3224         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3225
3226         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
3227
3228         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3229         zcr->zcr_cbdata = buf;
3230         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3231         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3232 }
3233
3234 static int
3235 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3236 {
3237         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3238
3239         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3240                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3241
3242         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3243                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3244
3245         if (zio->io_vsd != NULL) {
3246                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3247                 zio->io_vsd = NULL;
3248         }
3249
3250         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3251                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3252
3253         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3254             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3255                 switch (zio->io_error) {
3256                 case 0:
3257                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3258                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3259                         break;
3260                 case EOPNOTSUPP:
3261                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3262                         break;
3263                 default:
3264                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3265                         break;
3266                 }
3267         }
3268
3269         /*
3270          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3271          *
3272          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3273          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3274          */
3275         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3276             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3277                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3278                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3279                 zio->io_error = 0;
3280                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3281                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3282                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3283                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3284                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3285                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3286         }
3287
3288         /*
3289          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3290          * if the device is not accessible at all.
3291          */
3292         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3293             !vdev_accessible(vd, zio))
3294                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3295
3296         /*
3297          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3298          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3299          */
3300         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3301             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3302                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3303         }
3304
3305         if (zio->io_error)
3306                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3307
3308         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3309             zio->io_physdone != NULL) {
3310                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3311                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3312                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3313         }
3314
3315         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3316 }
3317
3318 void
3319 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3320 {
3321         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3322         ASSERT(zio->io_error == 0);
3323
3324         zio->io_stage >>= 1;
3325 }
3326
3327 void
3328 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3329 {
3330         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3331
3332         zio->io_stage >>= 1;
3333 }
3334
3335 void
3336 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3337 {
3338         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3339         ASSERT(zio->io_error == 0);
3340
3341         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3342         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3343 }
3344
3345 /*
3346  * ==========================================================================
3347  * Generate and verify checksums
3348  * ==========================================================================
3349  */
3350 static int
3351 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3352 {
3353         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3354         enum zio_checksum checksum;
3355
3356         if (bp == NULL) {
3357                 /*
3358                  * This is zio_write_phys().
3359                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3360                  */
3361                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3362
3363                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3364                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3365
3366                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3367         } else {
3368                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3369                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3370                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3371                 } else {
3372                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3373                 }
3374         }
3375
3376         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3377
3378         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3379 }
3380
3381 static int
3382 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3383 {
3384         zio_bad_cksum_t info;
3385         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3386         int error;
3387
3388         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3389
3390         if (bp == NULL) {
3391                 /*
3392                  * This is zio_read_phys().
3393                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3394                  */
3395                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3396                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3397
3398                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3399         }
3400
3401         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3402                 zio->io_error = error;
3403                 if (error == ECKSUM &&
3404                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3405                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3406                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3407                             zio->io_size, NULL, &info);
3408                 }
3409         }
3410
3411         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3412 }
3413
3414 /*
3415  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3416  */
3417 void
3418 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3419 {
3420         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3421 }
3422
3423 /*
3424  * ==========================================================================
3425  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3426  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3427  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3428  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3429  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3430  * ==========================================================================
3431  */
3432 int
3433 zio_worst_error(int e1, int e2)
3434 {
3435         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3436         int r1, r2;
3437
3438         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3439                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3440                         break;
3441
3442         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3443                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3444                         break;
3445
3446         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3447 }
3448
3449 /*
3450  * ==========================================================================
3451  * I/O completion
3452  * ==========================================================================
3453  */
3454 static int
3455 zio_ready(zio_t *zio)
3456 {
3457         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3458         zio_t *pio, *pio_next;
3459         zio_link_t *zl = NULL;
3460
3461         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3462             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3463                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3464
3465         if (zio->io_ready) {
3466                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3467                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3468                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3469                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3470
3471                 zio->io_ready(zio);
3472         }
3473
3474         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3475                 zio->io_bp_copy = *bp;
3476
3477         if (zio->io_error != 0) {
3478                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3479
3480                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3481                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3482                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3483                         /*
3484                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3485                          * issue the next I/O to allocate.
3486                          */
3487                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3488                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3489                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3490                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3491                 }
3492         }
3493
3494         mutex_enter(&zio->io_lock);
3495         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3496         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3497         mutex_exit(&zio->io_lock);
3498
3499         /*
3500          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3501          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3502          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3503          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3504          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3505          */
3506         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3507                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3508                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3509         }
3510
3511         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3512                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3513                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3514                 } else {
3515                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3516                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3517                 }
3518         }
3519
3520         if (zio_injection_enabled &&
3521             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3522                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3523
3524         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3525 }
3526
3527 /*
3528  * Update the allocation throttle accounting.
3529  */
3530 static void
3531 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3532 {
3533         zio_t *lio = zio->io_logical;
3534         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3535         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3536         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3537
3538         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3539         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3540         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3541         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3542         ASSERT(vd != NULL);
3543         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3544         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3545         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3546         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3547         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3548
3549         /*
3550          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3551          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3552          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3553          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3554          * it here.
3555          */
3556         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3557                 /*
3558                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3559                  * would have been the one that performed the allocation.
3560                  */
3561                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3562                         pio = zio_unique_parent(pio);
3563                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3564         }
3565
3566         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3567         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3568         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3569         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3570         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3571
3572         mutex_enter(&pio->io_lock);
3573         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3574         mutex_exit(&pio->io_lock);
3575
3576         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3577             1, pio);
3578
3579         /*
3580          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3581          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3582          * dispatched to another taskq thread.
3583          */
3584         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3585 }
3586
3587 static int
3588 zio_done(zio_t *zio)
3589 {
3590         spa_t *spa = zio->io_spa;
3591         zio_t *lio = zio->io_logical;
3592         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3593         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3594         uint64_t psize = zio->io_size;
3595         zio_t *pio, *pio_next;
3596         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3597         zio_link_t *zl = NULL;
3598
3599         /*
3600          * If our children haven't all completed,
3601          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3602          */
3603         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3604             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3605             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3606             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3607                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3608
3609         /*
3610          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3611          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3612          * write. We must do this since the allocation is performed
3613          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3614          */
3615         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3616             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3617                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3618                 zio_dva_throttle_done(zio);
3619         }
3620
3621         /*
3622          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3623          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3624          */
3625         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3626                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3627                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3628                 ASSERT(bp != NULL);
3629                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3630                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3631         }
3632
3633         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3634                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3635                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3636
3637         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3638                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3639                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3640                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3641                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3642                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3643                     zio->io_bp_override == NULL &&
3644                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3645                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3646                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3647                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3648                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3649                 }
3650                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3651                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3652         }
3653
3654         /*
3655          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3656          */
3657         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3658         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3659         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3660
3661         /*
3662          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3663          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3664          */
3665         if (zio->io_error == 0) {
3666                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3667                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3668                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3669                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3670                         char *abuf = zio->io_data;
3671
3672                         if (asize != psize) {
3673                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3674                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3675                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3676                         }
3677
3678                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3679                         zcr->zcr_next = NULL;
3680                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3681                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3682
3683                         if (asize != psize)
3684                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3685                 }
3686         }
3687
3688         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3689
3690         vdev_stat_update(zio, psize);
3691
3692         if (zio->io_error) {
3693                 /*
3694                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3695                  * generate an error message describing the I/O failure
3696                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3697                  * device is currently unavailable.
3698                  */
3699                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3700                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3701
3702                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3703                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3704                     zio == lio) {
3705                         /*
3706                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3707                          * error and generate a logical data ereport.
3708                          */
3709                         spa_log_error(spa, zio);
3710                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3711                             0, 0);
3712                 }
3713         }
3714
3715         if (zio->io_error && zio == lio) {
3716                 /*
3717                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3718                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3719                  */
3720                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3721                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3722
3723                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3724                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3725                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3726                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3727                         else
3728                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3729                 }
3730
3731                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3732                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3733                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3734                     zio->io_error == ENXIO &&
3735                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3736                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3737                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3738
3739                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3740                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3741
3742                 /*
3743                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3744                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3745                  * based on checksums.  It also might be a good place
3746                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3747                  * processing.
3748                  */
3749         }
3750
3751         /*
3752          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3753          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3754          * errors with errors that happened to the zio itself when
3755          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3756          */
3757         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3758
3759         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3760             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3761             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3762                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3763
3764         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3765
3766         /*
3767          * Godfather I/Os should never suspend.
3768          */
3769         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3770             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3771                 zio->io_reexecute = 0;
3772
3773         if (zio->io_reexecute) {
3774                 /*
3775                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3776                  *
3777                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3778                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3779                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3780                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3781                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3782                  *
3783                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3784                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3785                  * parents not executing until children are ready.
3786                  */
3787                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3788
3789                 zio->io_gang_leader = NULL;
3790
3791                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3792                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3793                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3794
3795                 /*
3796                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3797                  * not a true parent to them. It will track them through
3798                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3799                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3800                  * I/O to return status without blocking.
3801                  */
3802                 zl = NULL;
3803                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3804                     pio = pio_next) {
3805                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3806                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3807
3808                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3809                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3810                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3811                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3812                         }
3813                 }
3814
3815                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3816                         /*
3817                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3818                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3819                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3820                          */
3821                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3822                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3823                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3824                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3825                         /*
3826                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3827                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3828                          */
3829                         zio_suspend(spa, zio);
3830                 } else {
3831                         /*
3832                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3833                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3834                          */
3835 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3836                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3837 #else
3838                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3839 #endif
3840                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3841                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3842                             0, &zio->io_tqent);
3843                 }
3844                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3845         }
3846
3847         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3848         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3849         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3850
3851         /*
3852          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3853          */
3854         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3855                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3856                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3857                 zcr->zcr_next = NULL;
3858                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3859                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3860         }
3861
3862         /*
3863          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3864          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3865          * such, cannot acquire any new parents.
3866          */
3867         if (zio->io_done)
3868                 zio->io_done(zio);
3869
3870         mutex_enter(&zio->io_lock);
3871         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3872         mutex_exit(&zio->io_lock);
3873
3874         zl = NULL;
3875         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3876                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3877                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3878                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3879                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3880         }
3881
3882         if (zio->io_waiter != NULL) {
3883                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3884                 zio->io_executor = NULL;
3885                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3886                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3887         } else {
3888                 zio_destroy(zio);
3889         }
3890
3891         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3892 }
3893
3894 /*
3895  * ==========================================================================
3896  * I/O pipeline definition
3897  * ==========================================================================
3898  */
3899 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3900         NULL,
3901         zio_read_bp_init,
3902         zio_write_bp_init,
3903         zio_free_bp_init,
3904         zio_issue_async,
3905         zio_write_compress,
3906         zio_checksum_generate,
3907         zio_nop_write,
3908         zio_ddt_read_start,
3909         zio_ddt_read_done,
3910         zio_ddt_write,
3911         zio_ddt_free,
3912         zio_gang_assemble,
3913         zio_gang_issue,
3914         zio_dva_throttle,
3915         zio_dva_allocate,
3916         zio_dva_free,
3917         zio_dva_claim,
3918         zio_ready,
3919         zio_vdev_io_start,
3920         zio_vdev_io_done,
3921         zio_vdev_io_assess,
3922         zio_checksum_verify,
3923         zio_done
3924 };
3925
3926
3927
3928
3929 /*
3930  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3931  * pre-order traversal of the object tree.
3932  *
3933  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3934  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3935  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3936  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3937  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3938  * non-meta-dnode bookmarks.
3939  *
3940  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3941  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3942  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3943  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3944  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3945  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3946  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3947  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3948  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3949  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3950  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3951  */
3952 int
3953 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3954     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3955 {
3956         /*
3957          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3958          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3959          * normal-object equivalents.
3960          */
3961         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3962         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3963         uint64_t zb1level, zb2level;
3964
3965         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3966             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3967             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3968                 return (0);
3969
3970         /*
3971          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3972          */
3973         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3974         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3975
3976         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3977                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3978                 zb1L0 = 0;
3979                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3980         } else {
3981                 zb1obj = zb1->zb_object;
3982                 zb1level = zb1->zb_level;
3983         }
3984
3985         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3986                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3987                 zb2L0 = 0;
3988                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3989         } else {
3990                 zb2obj = zb2->zb_object;
3991                 zb2level = zb2->zb_level;
3992         }
3993
3994         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3995         if (zb1obj != zb2obj)
3996                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3997         else if (zb1L0 != zb2L0)
3998                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3999         else if (zb1level != zb2level)
4000                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4001         /*
4002          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4003          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4004          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4005          */
4006         return (0);
4007 }
4008
4009 /*
4010  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4011  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4012  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4013  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4014  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4015  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4016  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4017  *  visited.
4018  */
4019 boolean_t
4020 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4021     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4022 {
4023         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4024         mod_zb.zb_blkid++;
4025         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4026
4027         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4028         if (dnp == NULL)
4029                 return (B_FALSE);
4030
4031         /*
4032          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4033          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4034          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4035          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4036          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4037          *
4038          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4039          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4040          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4041          * always 1, so the math works out.
4042          *
4043          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4044          * to make sure that this code still works afterwards.
4045          */
4046         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4047             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4048             last_block) <= 0);
4049 }