]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFV r315791: ntp 4.2.8p10.
[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
642         if (vd != NULL)
643                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
644         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
645                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
646         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
647                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
648         else
649                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
650
651         if (bp != NULL) {
652                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
653                 zio->io_bp_copy = *bp;
654                 zio->io_bp_orig = *bp;
655                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
656                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
657                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
658                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
659                         zio->io_logical = zio;
660                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
661                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
662         }
663
664         zio->io_spa = spa;
665         zio->io_txg = txg;
666         zio->io_done = done;
667         zio->io_private = private;
668         zio->io_type = type;
669         zio->io_priority = priority;
670         zio->io_vd = vd;
671         zio->io_offset = offset;
672         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
673         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
674         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
675         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
676         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
677         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
678
679         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
680         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
681
682         if (zb != NULL)
683                 zio->io_bookmark = *zb;
684
685         if (pio != NULL) {
686                 if (zio->io_logical == NULL)
687                         zio->io_logical = pio->io_logical;
688                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
689                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
690                 zio_add_child(pio, zio);
691         }
692
693         return (zio);
694 }
695
696 static void
697 zio_destroy(zio_t *zio)
698 {
699         list_destroy(&zio->io_parent_list);
700         list_destroy(&zio->io_child_list);
701         mutex_destroy(&zio->io_lock);
702         cv_destroy(&zio->io_cv);
703         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
704 }
705
706 zio_t *
707 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
708     void *private, enum zio_flag flags)
709 {
710         zio_t *zio;
711
712         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
713             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
714             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
715
716         return (zio);
717 }
718
719 zio_t *
720 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
721 {
722         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
723 }
724
725 void
726 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
727 {
728         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
729                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
730                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
731         }
732         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
733             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
734                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
735                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
736         }
737         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
738             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
739                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
740                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
741         }
742         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
743                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
744                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
745         }
746         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
747                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
748                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
749         }
750
751         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
752                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
753                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
754                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
755                 }
756         }
757
758         /*
759          * Pool-specific checks.
760          *
761          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
762          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
763          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
764          * that are in the log) to be arbitrarily large.
765          */
766         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
767                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
768                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
769                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
770                             "VDEV %llu",
771                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
772                         continue;
773                 }
774                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
775                 if (vd == NULL) {
776                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
777                             "VDEV %llu",
778                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
779                         continue;
780                 }
781                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
782                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
783                             "VDEV %llu",
784                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
785                         continue;
786                 }
787                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
788                         /*
789                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
790                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
791                          * we can't perform any more checks on them.
792                          */
793                         continue;
794                 }
795                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
796                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
797                 if (BP_IS_GANG(bp))
798                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
799                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
800                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
801                             "OFFSET %llu",
802                             bp, i, (longlong_t)offset);
803                 }
804         }
805 }
806
807 zio_t *
808 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
809     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
810     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
811 {
812         zio_t *zio;
813
814         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
815
816         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
817             data, size, done, private,
818             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
819             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
820             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
821
822         return (zio);
823 }
824
825 zio_t *
826 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
827     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
828     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
829     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
830     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
831     const zbookmark_phys_t *zb)
832 {
833         zio_t *zio;
834
835         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
836             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
837             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
838             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
839             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
840             zp->zp_level < 32 &&
841             zp->zp_copies > 0 &&
842             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
843
844         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
845             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
846             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
847             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
848
849         zio->io_ready = ready;
850         zio->io_children_ready = children_ready;
851         zio->io_physdone = physdone;
852         zio->io_prop = *zp;
853
854         /*
855          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
856          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
857          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
858          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
859          */
860         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
861                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
862         }
863
864         return (zio);
865 }
866
867 zio_t *
868 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
869     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
870     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
871 {
872         zio_t *zio;
873
874         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
875             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
876             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
877
878         return (zio);
879 }
880
881 void
882 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
883 {
884         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
885         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
886         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
887         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
888
889         /*
890          * We must reset the io_prop to match the values that existed
891          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
892          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
893          */
894         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
895         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
896         zio->io_prop.zp_copies = copies;
897         zio->io_bp_override = bp;
898 }
899
900 void
901 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
902 {
903
904         /*
905          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
906          * process the free here (by ignoring it) rather than
907          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
908          */
909         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
910                 return;
911         metaslab_check_free(spa, bp);
912
913         /*
914          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
915          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
916          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
917          * in-memory list for later processing.
918          */
919         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
920             txg != spa->spa_syncing_txg ||
921             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
922                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
923         } else {
924                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
925                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
926         }
927 }
928
929 zio_t *
930 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
931     uint64_t size, enum zio_flag flags)
932 {
933         zio_t *zio;
934         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
935
936         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
937         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
938         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
939
940         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
941                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
942
943         metaslab_check_free(spa, bp);
944         arc_freed(spa, bp);
945
946         if (zfs_trim_enabled)
947                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
948                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
949         /*
950          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
951          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
952          * not tied up.
953          */
954         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
955                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
956
957         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
958
959         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
960             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
961             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
962
963         return (zio);
964 }
965
966 zio_t *
967 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
968     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
969 {
970         zio_t *zio;
971
972         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
973
974         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
975                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
976
977         /*
978          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
979          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
980          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
981          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
982          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
983          * so that the SPA knows they're in use.
984          *
985          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
986          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
987          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
988          */
989         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
990         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
991         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
992
993         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
994             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
995             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
996         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
997
998         return (zio);
999 }
1000
1001 zio_t *
1002 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
1003     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1004     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
1005 {
1006         zio_t *zio;
1007         int c;
1008
1009         if (vd->vdev_children == 0) {
1010                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
1011                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
1012                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1013
1014                 zio->io_cmd = cmd;
1015         } else {
1016                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1017
1018                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1019                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1020                             offset, size, done, private, priority, flags));
1021         }
1022
1023         return (zio);
1024 }
1025
1026 zio_t *
1027 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1028     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1029     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1030 {
1031         zio_t *zio;
1032
1033         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1034         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1035             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1036         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1037
1038         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1039             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1040             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1041
1042         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1043
1044         return (zio);
1045 }
1046
1047 zio_t *
1048 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1049     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1050     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1051 {
1052         zio_t *zio;
1053
1054         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1055         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1056             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1057         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1058
1059         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1060             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1061             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1062
1063         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1064
1065         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1066                 /*
1067                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1068                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1069                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1070                  * being written to multiple places in parallel.
1071                  */
1072                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1073                 bcopy(data, wbuf, size);
1074                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1075         }
1076
1077         return (zio);
1078 }
1079
1080 /*
1081  * Create a child I/O to do some work for us.
1082  */
1083 zio_t *
1084 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1085     void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1086     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1087 {
1088         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1089         zio_t *zio;
1090
1091         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1092             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1093
1094         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1095                 /*
1096                  * If we have the bp, then the child should perform the
1097                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1098                  * detection as close to the leaves as possible and
1099                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1100                  */
1101                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1102                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1103         }
1104
1105         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1106         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1107                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1108
1109         if (vd->vdev_children == 0)
1110                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1111
1112         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1113
1114         /*
1115          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1116          * even if the original read was.
1117          */
1118         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1119                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1120
1121         /*
1122          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1123          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1124          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1125          * have already processed the original allocating I/O.
1126          */
1127         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1128             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1129                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa);
1130
1131                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1132                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1133                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1134                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1135                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1136                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1137
1138                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1139         }
1140
1141         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1142             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1143             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1144         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1145
1146         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1147         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1148                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1149
1150         return (zio);
1151 }
1152
1153 zio_t *
1154 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1155     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1156     zio_done_func_t *done, void *private)
1157 {
1158         zio_t *zio;
1159
1160         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1161
1162         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1163             data, size, done, private, type, priority,
1164             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1165             vd, offset, NULL,
1166             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1167
1168         return (zio);
1169 }
1170
1171 void
1172 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1173 {
1174         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1175             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1176             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1177 }
1178
1179 zio_t *
1180 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1181 {
1182
1183         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1184
1185         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1186             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1187             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1188             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1189 }
1190
1191 void
1192 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1193 {
1194         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1195         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1196         ASSERT(size <= zio->io_size);
1197
1198         /*
1199          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1200          * reconstruction when reading back less than the block size.
1201          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1202          */
1203         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1204         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1205                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1206 }
1207
1208 /*
1209  * ==========================================================================
1210  * Prepare to read and write logical blocks
1211  * ==========================================================================
1212  */
1213
1214 static int
1215 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1216 {
1217         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1218
1219         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1220             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1221             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1222                 uint64_t psize =
1223                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1224                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1225
1226                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1227         }
1228
1229         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1230                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1231                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1232         } else {
1233                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1234         }
1235
1236         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1237                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1238
1239         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1240                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1241
1242         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1243                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1244
1245         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1246 }
1247
1248 static int
1249 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1250 {
1251         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1252                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1253
1254         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1255
1256         if (zio->io_bp_override) {
1257                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1258                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1259
1260                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1261                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1262
1263                 *bp = *zio->io_bp_override;
1264                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1265
1266                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1267                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1268
1269                 /*
1270                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1271                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1272                  * has already occurred.
1273                  */
1274                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1275                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1276                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1277                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1278                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1279                 }
1280
1281                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1282
1283                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1284                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1285
1286                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1287                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1288
1289                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1290                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1291                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1292                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1293                 }
1294
1295                 /*
1296                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1297                  * it as a regular write I/O.
1298                  */
1299                 zio->io_bp_override = NULL;
1300                 *bp = zio->io_bp_orig;
1301                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1302         }
1303
1304         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1305 }
1306
1307 static int
1308 zio_write_compress(zio_t *zio)
1309 {
1310         spa_t *spa = zio->io_spa;
1311         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1312         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1313         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1314         uint64_t lsize = zio->io_size;
1315         uint64_t psize = lsize;
1316         int pass = 1;
1317
1318         /*
1319          * If our children haven't all reached the ready stage,
1320          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1321          */
1322         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1323             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1324                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1325
1326         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1327                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1328
1329         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1330                 /*
1331                  * Now that all our children are ready, run the callback
1332                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1333                  * data to be written.
1334                  */
1335                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1336                 zio->io_children_ready(zio);
1337         }
1338
1339         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1340         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1341
1342         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1343                 /*
1344                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1345                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1346                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1347                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1348                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1349                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1350                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1351                  */
1352                 pass = spa_sync_pass(spa);
1353
1354                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1355                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1356                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1357
1358                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1359                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1360
1361                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1362                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1363                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1364         }
1365
1366         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1367                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1368                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1369                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1370                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1371                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1372                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1373                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1374                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1375                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1376                             cbuf, compress, lsize, psize);
1377                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1378                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1379                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1380                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1381                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1382                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1383                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1384                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1385                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1386                 } else {
1387                         /*
1388                          * Round up compressed size up to the ashift
1389                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1390                          * This ensures that the compressed size of the BP
1391                          * (and thus compressratio property) are correct,
1392                          * in that we charge for the padding used to fill out
1393                          * the last sector.
1394                          */
1395                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1396                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1397                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1398                         if (rounded >= lsize) {
1399                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1400                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1401                                 psize = lsize;
1402                         } else {
1403                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1404                                 psize = rounded;
1405                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1406                                     psize, lsize, NULL);
1407                         }
1408                 }
1409
1410                 /*
1411                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1412                  * it as a regular write I/O.
1413                  */
1414                 zio->io_bp_override = NULL;
1415                 *bp = zio->io_bp_orig;
1416                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1417         }
1418
1419         /*
1420          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1421          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1422          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1423          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1424          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1425          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1426          */
1427         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1428             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1429             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1430                 ASSERT(psize != 0);
1431                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1432                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1433                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1434         } else {
1435                 BP_ZERO(bp);
1436                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1437         }
1438
1439         if (psize == 0) {
1440                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1441                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1442                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1443                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1444                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1445                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1446                 }
1447                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1448         } else {
1449                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1450                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1451                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1452                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1453                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1454                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1455                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1456                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1457                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1458                 if (zp->zp_dedup) {
1459                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1460                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1461                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1462                 }
1463                 if (zp->zp_nopwrite) {
1464                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1465                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1466                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1467                 }
1468         }
1469         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1470 }
1471
1472 static int
1473 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1474 {
1475         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1476
1477         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1478                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1479                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1480         }
1481
1482         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1483 }
1484
1485 /*
1486  * ==========================================================================
1487  * Execute the I/O pipeline
1488  * ==========================================================================
1489  */
1490
1491 static void
1492 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1493 {
1494         spa_t *spa = zio->io_spa;
1495         zio_type_t t = zio->io_type;
1496         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1497
1498         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1499
1500         /*
1501          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1502          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1503          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1504          */
1505         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1506                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1507
1508         /*
1509          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1510          */
1511         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1512                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1513
1514         /*
1515          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1516          * available.
1517          */
1518         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1519             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1520                 q++;
1521
1522         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1523
1524         /*
1525          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1526          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1527          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1528          */
1529 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1530         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1531 #else
1532         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1533 #endif
1534         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1535             flags, &zio->io_tqent);
1536 }
1537
1538 static boolean_t
1539 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1540 {
1541         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1542         spa_t *spa = zio->io_spa;
1543
1544         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1545                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1546                 uint_t i;
1547                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1548                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1549                                 return (B_TRUE);
1550                 }
1551         }
1552
1553         return (B_FALSE);
1554 }
1555
1556 static int
1557 zio_issue_async(zio_t *zio)
1558 {
1559         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1560
1561         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1562 }
1563
1564 void
1565 zio_interrupt(zio_t *zio)
1566 {
1567         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1568 }
1569
1570 void
1571 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1572 {
1573         /*
1574          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1575          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1576          * functionality has been disabled for userspace builds.
1577          */
1578
1579 #ifdef _KERNEL
1580         /*
1581          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1582          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1583          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1584          */
1585         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1586                 hrtime_t now = gethrtime();
1587
1588                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1589                         /*
1590                          * This IO has already taken longer than the target
1591                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1592                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1593                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1594                          * the target latency being set to a value less than
1595                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1596                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1597                          * IO request).
1598                          */
1599
1600                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1601                             hrtime_t, now);
1602
1603                         zio_interrupt(zio);
1604                 } else {
1605                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1606
1607                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1608                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1609
1610                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1611                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1612                 }
1613
1614                 return;
1615         }
1616 #endif
1617
1618         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1619         zio_interrupt(zio);
1620 }
1621
1622 /*
1623  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1624  *
1625  *      (1) the I/O completes
1626  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1627  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1628  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1629  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1630  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1631  *
1632  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1633  * burns a thread in cv_wait().
1634  *
1635  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1636  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1637  */
1638 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1639
1640 void
1641 zio_execute(zio_t *zio)
1642 {
1643         zio->io_executor = curthread;
1644
1645         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1646
1647         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1648                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1649                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1650                 int rv;
1651
1652                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1653                 ASSERT(ISP2(stage));
1654                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1655
1656                 do {
1657                         stage <<= 1;
1658                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1659
1660                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1661
1662                 /*
1663                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1664                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1665                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1666                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1667                  *
1668                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1669                  * be sent to disk promptly.
1670                  */
1671                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1672                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1673                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1674                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1675                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1676                         return;
1677                 }
1678
1679                 zio->io_stage = stage;
1680                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
1681                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1682
1683                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1684                         return;
1685
1686                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1687         }
1688 }
1689
1690 /*
1691  * ==========================================================================
1692  * Initiate I/O, either sync or async
1693  * ==========================================================================
1694  */
1695 int
1696 zio_wait(zio_t *zio)
1697 {
1698         int error;
1699
1700         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1701         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1702
1703         zio->io_waiter = curthread;
1704         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1705         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1706
1707         zio_execute(zio);
1708
1709         mutex_enter(&zio->io_lock);
1710         while (zio->io_executor != NULL)
1711                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1712         mutex_exit(&zio->io_lock);
1713
1714         error = zio->io_error;
1715         zio_destroy(zio);
1716
1717         return (error);
1718 }
1719
1720 void
1721 zio_nowait(zio_t *zio)
1722 {
1723         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1724
1725         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1726             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1727                 /*
1728                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1729                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1730                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1731                  */
1732                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1733
1734                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1735         }
1736
1737         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1738         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1739         zio_execute(zio);
1740 }
1741
1742 /*
1743  * ==========================================================================
1744  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1745  * ==========================================================================
1746  */
1747
1748 static void
1749 zio_reexecute(zio_t *pio)
1750 {
1751         zio_t *cio, *cio_next;
1752
1753         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1754         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1755         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1756         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1757
1758         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1759         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1760         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1761         pio->io_reexecute = 0;
1762         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1763         pio->io_pipeline_trace = 0;
1764         pio->io_error = 0;
1765         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1766                 pio->io_state[w] = 0;
1767         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1768                 pio->io_child_error[c] = 0;
1769
1770         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1771                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1772
1773         /*
1774          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1775          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1776          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1777          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1778          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1779          */
1780         zio_link_t *zl = NULL;
1781         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1782                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1783                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1784                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1785                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1786                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1787                 zio_reexecute(cio);
1788         }
1789
1790         /*
1791          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1792          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1793          * responsibility of the caller to wait on him.
1794          */
1795         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
1796                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
1797                 zio_execute(pio);
1798         }
1799 }
1800
1801 void
1802 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1803 {
1804         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1805                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1806                     "failure and the failure mode property for this pool "
1807                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1808
1809         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1810
1811         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1812
1813         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1814                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1815                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1816                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1817
1818         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1819
1820         if (zio != NULL) {
1821                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1822                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1823                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1824                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1825                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1826                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1827         }
1828
1829         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1830 }
1831
1832 int
1833 zio_resume(spa_t *spa)
1834 {
1835         zio_t *pio;
1836
1837         /*
1838          * Reexecute all previously suspended i/o.
1839          */
1840         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1841         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1842         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1843         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1844         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1845         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1846
1847         if (pio == NULL)
1848                 return (0);
1849
1850         zio_reexecute(pio);
1851         return (zio_wait(pio));
1852 }
1853
1854 void
1855 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1856 {
1857         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1858         while (spa_suspended(spa))
1859                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1860         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1861 }
1862
1863 /*
1864  * ==========================================================================
1865  * Gang blocks.
1866  *
1867  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1868  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1869  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1870  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1871  * block from smaller fragments.
1872  *
1873  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1874  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1875  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1876  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1877  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1878  *
1879  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1880  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1881  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1882  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1883  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1884  *
1885  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1886  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1887  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1888  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1889  *
1890  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1891  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1892  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1893  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1894  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1895  * bps for every constituent of the gang block.
1896  *
1897  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1898  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1899  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1900  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1901  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1902  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1903  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1904  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1905  * gang header's blk_cksum as described above.
1906  *
1907  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1908  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1909  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1910  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1911  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1912  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1913  *
1914  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1915  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1916  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1917  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1918  *
1919  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1920  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1921  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1922  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1923  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1924  *
1925  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1926  * ==========================================================================
1927  */
1928
1929 static zio_t *
1930 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1931 {
1932         if (gn != NULL)
1933                 return (pio);
1934
1935         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1936             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1937             &pio->io_bookmark));
1938 }
1939
1940 zio_t *
1941 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1942 {
1943         zio_t *zio;
1944
1945         if (gn != NULL) {
1946                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1947                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1948                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1949                 /*
1950                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1951                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1952                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1953                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1954                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1955                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1956                  * this is just good hygiene.)
1957                  */
1958                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1959                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1960                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1961                 }
1962                 /*
1963                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1964                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1965                  */
1966                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1967                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1968         } else {
1969                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1970                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1971                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1972         }
1973
1974         return (zio);
1975 }
1976
1977 /* ARGSUSED */
1978 zio_t *
1979 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1980 {
1981         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1982             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1983             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1984 }
1985
1986 /* ARGSUSED */
1987 zio_t *
1988 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1989 {
1990         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1991             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1992 }
1993
1994 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1995         NULL,
1996         zio_read_gang,
1997         zio_rewrite_gang,
1998         zio_free_gang,
1999         zio_claim_gang,
2000         NULL
2001 };
2002
2003 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2004
2005 static zio_gang_node_t *
2006 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2007 {
2008         zio_gang_node_t *gn;
2009
2010         ASSERT(*gnpp == NULL);
2011
2012         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2013         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2014         *gnpp = gn;
2015
2016         return (gn);
2017 }
2018
2019 static void
2020 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2021 {
2022         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2023
2024         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2025                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2026
2027         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2028         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2029         *gnpp = NULL;
2030 }
2031
2032 static void
2033 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2034 {
2035         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2036
2037         if (gn == NULL)
2038                 return;
2039
2040         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2041                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2042
2043         zio_gang_node_free(gnpp);
2044 }
2045
2046 static void
2047 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2048 {
2049         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2050
2051         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2052         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2053
2054         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
2055             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
2056             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2057 }
2058
2059 static void
2060 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2061 {
2062         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2063         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2064         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2065
2066         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2067         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2068
2069         if (zio->io_error)
2070                 return;
2071
2072         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2073                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
2074
2075         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
2076         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2077         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2078
2079         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2080                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2081                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2082                         continue;
2083                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2084         }
2085 }
2086
2087 static void
2088 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
2089 {
2090         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2091         zio_t *zio;
2092
2093         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2094         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2095         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2096
2097         /*
2098          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2099          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2100          */
2101         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
2102
2103         if (gn != NULL) {
2104                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2105
2106                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2107                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2108                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2109                                 continue;
2110                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
2111                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
2112                 }
2113         }
2114
2115         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
2116                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
2117
2118         if (zio != pio)
2119                 zio_nowait(zio);
2120 }
2121
2122 static int
2123 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2124 {
2125         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2126
2127         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2128         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2129
2130         zio->io_gang_leader = zio;
2131
2132         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2133
2134         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2135 }
2136
2137 static int
2138 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2139 {
2140         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2141
2142         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
2143                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2144
2145         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2146         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2147
2148         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2149                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
2150         else
2151                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2152
2153         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2154
2155         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2156 }
2157
2158 static void
2159 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2160 {
2161         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2162         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2163         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2164         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2165         uint64_t asize;
2166
2167         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2168                 return;
2169
2170         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2171
2172         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2173         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2174         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2175         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2176         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2177
2178         mutex_enter(&pio->io_lock);
2179         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2180                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2181                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2182                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2183                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2184         }
2185         mutex_exit(&pio->io_lock);
2186 }
2187
2188 static int
2189 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2190 {
2191         spa_t *spa = pio->io_spa;
2192         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2193         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2194         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2195         zio_t *zio;
2196         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2197         zio_gbh_phys_t *gbh;
2198         uint64_t txg = pio->io_txg;
2199         uint64_t resid = pio->io_size;
2200         uint64_t lsize;
2201         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2202         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2203         zio_prop_t zp;
2204         int error;
2205
2206         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2207         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2208                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2209                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2210
2211                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2212                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2213
2214                 /*
2215                  * The logical zio has already placed a reservation for
2216                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2217                  * additional copies. These additional copies
2218                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2219                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2220                  * additional reservations for gang blocks.
2221                  */
2222                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2223                     pio, flags));
2224         }
2225
2226         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2227             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags, pio);
2228         if (error) {
2229                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2230                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2231                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2232
2233                         /*
2234                          * If we failed to allocate the gang block header then
2235                          * we remove any additional allocation reservations that
2236                          * we placed here. The original reservation will
2237                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2238                          * stage.
2239                          */
2240                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2241                             gbh_copies - copies, pio);
2242                 }
2243                 pio->io_error = error;
2244                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2245         }
2246
2247         if (pio == gio) {
2248                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2249         } else {
2250                 gnpp = pio->io_private;
2251                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2252         }
2253
2254         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2255         gbh = gn->gn_gbh;
2256         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2257
2258         /*
2259          * Create the gang header.
2260          */
2261         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2262             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2263
2264         /*
2265          * Create and nowait the gang children.
2266          */
2267         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2268                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2269                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2270                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2271
2272                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2273                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2274                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2275                 zp.zp_level = 0;
2276                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2277                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2278                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2279                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2280
2281                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2282                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2283                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, NULL,
2284                     &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2285                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2286
2287                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2288                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2289                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2290
2291                         /*
2292                          * Gang children won't throttle but we should
2293                          * account for their work, so reserve an allocation
2294                          * slot for them here.
2295                          */
2296                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2297                             zp.zp_copies, cio, flags));
2298                 }
2299                 zio_nowait(cio);
2300         }
2301
2302         /*
2303          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2304          */
2305         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2306
2307         zio_nowait(zio);
2308
2309         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2310 }
2311
2312 /*
2313  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2314  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2315  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2316  * mutually exclusive with dedup.
2317  *
2318  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2319  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2320  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2321  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2322  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2323  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2324  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2325  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2326  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2327  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2328  * themselves remain secret.
2329  */
2330 static int
2331 zio_nop_write(zio_t *zio)
2332 {
2333         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2334         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2335         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2336
2337         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2338         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2339         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2340         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2341         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2342         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2343
2344         /*
2345          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2346          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2347          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2348          * allocate a new bp.
2349          */
2350         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2351             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2352             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2353             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2354             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2355             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2356             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2357                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2358
2359         /*
2360          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2361          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2362          */
2363         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2364                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2365                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2366                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2367                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2368                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2369                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2370                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2371
2372                 *bp = *bp_orig;
2373                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2374                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2375         }
2376
2377         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2378 }
2379
2380 /*
2381  * ==========================================================================
2382  * Dedup
2383  * ==========================================================================
2384  */
2385 static void
2386 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2387 {
2388         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2389         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2390         ddt_phys_t *ddp;
2391         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2392
2393         mutex_enter(&pio->io_lock);
2394         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2395         if (zio->io_error == 0)
2396                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2397         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2398                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2399         else
2400                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2401         mutex_exit(&pio->io_lock);
2402 }
2403
2404 static int
2405 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2406 {
2407         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2408
2409         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2410         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2411         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2412
2413         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2414                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2415                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2416                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2417                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2418                 blkptr_t blk;
2419
2420                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2421                 zio->io_vsd = dde;
2422
2423                 if (ddp_self == NULL)
2424                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2425
2426                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2427                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2428                                 continue;
2429                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2430                             &blk);
2431                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2432                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2433                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2434                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2435                             &zio->io_bookmark));
2436                 }
2437                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2438         }
2439
2440         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2441             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2442             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2443
2444         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2445 }
2446
2447 static int
2448 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2449 {
2450         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2451
2452         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2453                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2454
2455         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2456         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2457         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2458
2459         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2460                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2461                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2462                 if (ddt == NULL) {
2463                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2464                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2465                 }
2466                 if (dde == NULL) {
2467                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2468                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2469                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2470                 }
2471                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2472                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2473                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2474                 }
2475                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2476                 zio->io_vsd = NULL;
2477         }
2478
2479         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2480
2481         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2482 }
2483
2484 static boolean_t
2485 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2486 {
2487         spa_t *spa = zio->io_spa;
2488
2489         /*
2490          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2491          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2492          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2493          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2494          */
2495         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2496                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2497
2498                 if (lio != NULL) {
2499                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2500                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2501                             zio->io_orig_size) != 0);
2502                 }
2503         }
2504
2505         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2506                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2507
2508                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2509                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2510                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2511                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2512                         int error;
2513
2514                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2515
2516                         ddt_exit(ddt);
2517
2518                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2519                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2520                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2521                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2522
2523                         if (error == 0) {
2524                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2525                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2526                                     zio->io_orig_size) != 0)
2527                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2528                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2529                         }
2530
2531                         ddt_enter(ddt);
2532                         return (error != 0);
2533                 }
2534         }
2535
2536         return (B_FALSE);
2537 }
2538
2539 static void
2540 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2541 {
2542         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2543         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2544         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2545         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2546         zio_t *pio;
2547
2548         if (zio->io_error)
2549                 return;
2550
2551         ddt_enter(ddt);
2552
2553         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2554
2555         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2556
2557         zio_link_t *zl = NULL;
2558         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
2559                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2560
2561         ddt_exit(ddt);
2562 }
2563
2564 static void
2565 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2566 {
2567         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2568         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2569         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2570         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2571
2572         ddt_enter(ddt);
2573
2574         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2575         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2576         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2577
2578         if (zio->io_error == 0) {
2579                 zio_link_t *zl = NULL;
2580                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
2581                         ddt_phys_addref(ddp);
2582         } else {
2583                 ddt_phys_clear(ddp);
2584         }
2585
2586         ddt_exit(ddt);
2587 }
2588
2589 static void
2590 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2591 {
2592         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2593         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2594         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2595         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2596         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2597         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2598         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2599
2600         ddt_enter(ddt);
2601
2602         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2603         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2604         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2605
2606         if (zio->io_error == 0) {
2607                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2608                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2609                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2610                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2611                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2612                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2613         }
2614
2615         ddt_exit(ddt);
2616 }
2617
2618 static int
2619 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2620 {
2621         spa_t *spa = zio->io_spa;
2622         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2623         uint64_t txg = zio->io_txg;
2624         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2625         int p = zp->zp_copies;
2626         int ditto_copies;
2627         zio_t *cio = NULL;
2628         zio_t *dio = NULL;
2629         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2630         ddt_entry_t *dde;
2631         ddt_phys_t *ddp;
2632
2633         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2634         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2635         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2636
2637         ddt_enter(ddt);
2638         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2639         ddp = &dde->dde_phys[p];
2640
2641         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2642                 /*
2643                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2644                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2645                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2646                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2647                  */
2648                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2649                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2650                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2651                         zio_pop_transforms(zio);
2652                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2653                         BP_ZERO(bp);
2654                 } else {
2655                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2656                 }
2657                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2658                 ddt_exit(ddt);
2659                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2660         }
2661
2662         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2663         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2664
2665         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2666             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2667                 zio_prop_t czp = *zp;
2668
2669                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2670
2671                 /*
2672                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2673                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2674                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2675                  * This is safe, because using the override bp is just an
2676                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2677                  */
2678                 if (zio->io_bp_override) {
2679                         zio_pop_transforms(zio);
2680                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2681                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2682                         zio->io_bp_override = NULL;
2683                         BP_ZERO(bp);
2684                         ddt_exit(ddt);
2685                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2686                 }
2687
2688                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2689                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2690                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2691                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2692
2693                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2694                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2695         }
2696
2697         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2698                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2699                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2700                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2701                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2702                 else
2703                         ddt_phys_addref(ddp);
2704         } else if (zio->io_bp_override) {
2705                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2706                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2707                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2708                 ddt_phys_addref(ddp);
2709         } else {
2710                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2711                     zio->io_orig_size, zp,
2712                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
2713                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2714                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2715
2716                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2717                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2718         }
2719
2720         ddt_exit(ddt);
2721
2722         if (cio)
2723                 zio_nowait(cio);
2724         if (dio)
2725                 zio_nowait(dio);
2726
2727         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2728 }
2729
2730 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2731
2732 static int
2733 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2734 {
2735         spa_t *spa = zio->io_spa;
2736         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2737         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2738         ddt_entry_t *dde;
2739         ddt_phys_t *ddp;
2740
2741         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2742         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2743
2744         ddt_enter(ddt);
2745         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2746         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2747         ddt_phys_decref(ddp);
2748         ddt_exit(ddt);
2749
2750         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2751 }
2752
2753 /*
2754  * ==========================================================================
2755  * Allocate and free blocks
2756  * ==========================================================================
2757  */
2758
2759 static zio_t *
2760 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
2761 {
2762         zio_t *zio;
2763
2764         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
2765
2766         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
2767         if (zio == NULL)
2768                 return (NULL);
2769
2770         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2771
2772         /*
2773          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
2774          * reserve then we throttle.
2775          */
2776         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
2777             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
2778                 return (NULL);
2779         }
2780
2781         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2782         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
2783
2784         return (zio);
2785 }
2786
2787 static int
2788 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
2789 {
2790         spa_t *spa = zio->io_spa;
2791         zio_t *nio;
2792
2793         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
2794             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
2795             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
2796             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2797                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2798         }
2799
2800         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2801
2802         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2803         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2804
2805         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2806
2807         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2808         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
2809
2810         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
2811         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2812
2813         if (nio == zio)
2814                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2815
2816         if (nio != NULL) {
2817                 ASSERT3U(nio->io_queued_timestamp, <=,
2818                     zio->io_queued_timestamp);
2819                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2820                 /*
2821                  * We are passing control to a new zio so make sure that
2822                  * it is processed by a different thread. We do this to
2823                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
2824                  * throttled and children are making progress. We allow
2825                  * it to go to the head of the taskq since it's already
2826                  * been waiting.
2827                  */
2828                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2829         }
2830         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2831 }
2832
2833 void
2834 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
2835 {
2836         zio_t *zio;
2837
2838         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
2839         zio = zio_io_to_allocate(spa);
2840         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
2841         if (zio == NULL)
2842                 return;
2843
2844         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
2845         ASSERT0(zio->io_error);
2846         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
2847 }
2848
2849 static int
2850 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2851 {
2852         spa_t *spa = zio->io_spa;
2853         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2854         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2855         int error;
2856         int flags = 0;
2857
2858         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2859                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2860                 zio->io_gang_leader = zio;
2861         }
2862
2863         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2864         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2865         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2866         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2867         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2868
2869         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2870                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
2871         }
2872         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) {
2873                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
2874         }
2875         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE) {
2876                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2877         }
2878
2879         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2880             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags, zio);
2881
2882         if (error != 0) {
2883                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2884                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2885                     error);
2886                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2887                         return (zio_write_gang_block(zio));
2888                 zio->io_error = error;
2889         }
2890
2891         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2892 }
2893
2894 static int
2895 zio_dva_free(zio_t *zio)
2896 {
2897         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2898
2899         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2900 }
2901
2902 static int
2903 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2904 {
2905         int error;
2906
2907         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2908         if (error)
2909                 zio->io_error = error;
2910
2911         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2912 }
2913
2914 /*
2915  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2916  * and we want to give back the block we just allocated.
2917  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2918  */
2919 static void
2920 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2921 {
2922         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2923         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2924
2925         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2926                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2927
2928         if (gn != NULL) {
2929                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2930                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2931                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2932                 }
2933         }
2934 }
2935
2936 /*
2937  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2938  */
2939 int
2940 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2941     uint64_t size, boolean_t *slog)
2942 {
2943         int error = 1;
2944
2945         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2946
2947         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2948             new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, NULL);
2949         if (error == 0) {
2950                 *slog = TRUE;
2951         } else {
2952                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2953                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID, NULL);
2954                 if (error == 0)
2955                         *slog = FALSE;
2956         }
2957
2958         if (error == 0) {
2959                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2960                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2961                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2962                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2963                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2964                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2965                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2966                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2967                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2968                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2969         }
2970
2971         return (error);
2972 }
2973
2974 /*
2975  * Free an intent log block.
2976  */
2977 void
2978 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2979 {
2980         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2981         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2982
2983         zio_free(spa, txg, bp);
2984 }
2985
2986 /*
2987  * ==========================================================================
2988  * Read, write and delete to physical devices
2989  * ==========================================================================
2990  */
2991
2992
2993 /*
2994  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
2995  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
2996  * However, there are instances where the vdev layer may need to
2997  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
2998  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
2999  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3000  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3001  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3002  */
3003 static int
3004 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3005 {
3006         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3007         uint64_t align;
3008         spa_t *spa = zio->io_spa;
3009         int ret;
3010
3011         ASSERT(zio->io_error == 0);
3012         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3013
3014         if (vd == NULL) {
3015                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3016                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3017
3018                 /*
3019                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3020                  */
3021                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3022                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3023         }
3024
3025         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3026             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
3027                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
3028                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3029         }
3030
3031         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3032
3033         /*
3034          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
3035          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
3036          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
3037          * characteristics:
3038          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
3039          *      - any reads of user data
3040          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
3041          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
3042          */
3043         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
3044             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
3045             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
3046             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
3047                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
3048                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
3049                 if (old != new)
3050                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
3051         }
3052
3053         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3054
3055         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3056             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3057                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3058                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3059                 char *abuf = NULL;
3060                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3061                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3062                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
3063                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3064                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3065                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
3066                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
3067                 }
3068                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
3069                     zio_subblock);
3070         }
3071
3072         /*
3073          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3074          * before proceeding.
3075          */
3076         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3077                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3078                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3079         } else {
3080                 /*
3081                  * For the physical io we allow alignment
3082                  * to a logical block size.
3083                  */
3084                 uint64_t log_align =
3085                     1ULL << vd->vdev_top->vdev_logical_ashift;
3086                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, log_align));
3087                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, log_align));
3088         }
3089
3090         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
3091
3092         /*
3093          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3094          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3095          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3096          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
3097          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
3098          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
3099          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
3100          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
3101          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
3102          * The same logic applies to any form of nested replication:
3103          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
3104          */
3105         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3106             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3107             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3108             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3109                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3110                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3111                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3112         }
3113
3114         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3115                 switch (zio->io_type) {
3116                 case ZIO_TYPE_READ:
3117                         if (vdev_cache_read(zio))
3118                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3119                         /* FALLTHROUGH */
3120                 case ZIO_TYPE_WRITE:
3121                 case ZIO_TYPE_FREE:
3122                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3123                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3124
3125                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3126                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3127                                 zio_interrupt(zio);
3128                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3129                         }
3130                         break;
3131                 }
3132                 /*
3133                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
3134                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
3135                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
3136                  */
3137                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3138                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3139                     !trim_map_write_start(zio))
3140                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3141         }
3142
3143         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3144         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3145 }
3146
3147 static int
3148 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3149 {
3150         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3151         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3152         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3153
3154         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3155                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3156
3157         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3158             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
3159
3160         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3161             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
3162             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
3163
3164                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3165                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
3166                         trim_map_write_done(zio);
3167
3168                 vdev_queue_io_done(zio);
3169
3170                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3171                         vdev_cache_write(zio);
3172
3173                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3174                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
3175                             zio, EIO);
3176
3177                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3178                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3179
3180                 if (zio->io_error) {
3181                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
3182                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
3183                                 /* Not all devices support TRIM. */
3184                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3185                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3186                         } else {
3187                                 unexpected_error = B_TRUE;
3188                         }
3189                 }
3190         }
3191
3192         ops->vdev_op_io_done(zio);
3193
3194         if (unexpected_error)
3195                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3196
3197         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3198 }
3199
3200 /*
3201  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3202  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3203  */
3204 static void
3205 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3206     const void *good_buf)
3207 {
3208         /* no processing needed */
3209         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3210 }
3211
3212 /*ARGSUSED*/
3213 void
3214 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3215 {
3216         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
3217
3218         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
3219
3220         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3221         zcr->zcr_cbdata = buf;
3222         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3223         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
3224 }
3225
3226 static int
3227 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3228 {
3229         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3230
3231         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
3232                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3233
3234         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3235                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3236
3237         if (zio->io_vsd != NULL) {
3238                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3239                 zio->io_vsd = NULL;
3240         }
3241
3242         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3243                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3244
3245         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
3246             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
3247                 switch (zio->io_error) {
3248                 case 0:
3249                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
3250                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
3251                         break;
3252                 case EOPNOTSUPP:
3253                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
3254                         break;
3255                 default:
3256                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
3257                         break;
3258                 }
3259         }
3260
3261         /*
3262          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3263          *
3264          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3265          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3266          */
3267         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3268             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3269                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3270                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3271                 zio->io_error = 0;
3272                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3273                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3274                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3275                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3276                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3277                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3278         }
3279
3280         /*
3281          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3282          * if the device is not accessible at all.
3283          */
3284         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3285             !vdev_accessible(vd, zio))
3286                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3287
3288         /*
3289          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3290          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3291          */
3292         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3293             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3294                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3295         }
3296
3297         if (zio->io_error)
3298                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3299
3300         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3301             zio->io_physdone != NULL) {
3302                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3303                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3304                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3305         }
3306
3307         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3308 }
3309
3310 void
3311 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3312 {
3313         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3314         ASSERT(zio->io_error == 0);
3315
3316         zio->io_stage >>= 1;
3317 }
3318
3319 void
3320 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3321 {
3322         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3323
3324         zio->io_stage >>= 1;
3325 }
3326
3327 void
3328 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3329 {
3330         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3331         ASSERT(zio->io_error == 0);
3332
3333         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3334         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3335 }
3336
3337 /*
3338  * ==========================================================================
3339  * Generate and verify checksums
3340  * ==========================================================================
3341  */
3342 static int
3343 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3344 {
3345         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3346         enum zio_checksum checksum;
3347
3348         if (bp == NULL) {
3349                 /*
3350                  * This is zio_write_phys().
3351                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3352                  */
3353                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3354
3355                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3356                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3357
3358                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3359         } else {
3360                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3361                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3362                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3363                 } else {
3364                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3365                 }
3366         }
3367
3368         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3369
3370         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3371 }
3372
3373 static int
3374 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3375 {
3376         zio_bad_cksum_t info;
3377         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3378         int error;
3379
3380         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3381
3382         if (bp == NULL) {
3383                 /*
3384                  * This is zio_read_phys().
3385                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3386                  */
3387                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3388                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3389
3390                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3391         }
3392
3393         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3394                 zio->io_error = error;
3395                 if (error == ECKSUM &&
3396                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3397                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3398                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3399                             zio->io_size, NULL, &info);
3400                 }
3401         }
3402
3403         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3404 }
3405
3406 /*
3407  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3408  */
3409 void
3410 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3411 {
3412         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3413 }
3414
3415 /*
3416  * ==========================================================================
3417  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3418  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3419  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3420  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3421  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3422  * ==========================================================================
3423  */
3424 int
3425 zio_worst_error(int e1, int e2)
3426 {
3427         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3428         int r1, r2;
3429
3430         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3431                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3432                         break;
3433
3434         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3435                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3436                         break;
3437
3438         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3439 }
3440
3441 /*
3442  * ==========================================================================
3443  * I/O completion
3444  * ==========================================================================
3445  */
3446 static int
3447 zio_ready(zio_t *zio)
3448 {
3449         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3450         zio_t *pio, *pio_next;
3451         zio_link_t *zl = NULL;
3452
3453         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3454             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3455                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3456
3457         if (zio->io_ready) {
3458                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3459                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3460                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3461                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3462
3463                 zio->io_ready(zio);
3464         }
3465
3466         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3467                 zio->io_bp_copy = *bp;
3468
3469         if (zio->io_error != 0) {
3470                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3471
3472                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3473                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3474                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3475                         /*
3476                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
3477                          * issue the next I/O to allocate.
3478                          */
3479                         metaslab_class_throttle_unreserve(
3480                             spa_normal_class(zio->io_spa),
3481                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
3482                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3483                 }
3484         }
3485
3486         mutex_enter(&zio->io_lock);
3487         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3488         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
3489         mutex_exit(&zio->io_lock);
3490
3491         /*
3492          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3493          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3494          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3495          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3496          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3497          */
3498         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3499                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3500                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3501         }
3502
3503         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3504                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3505                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3506                 } else {
3507                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3508                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3509                 }
3510         }
3511
3512         if (zio_injection_enabled &&
3513             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3514                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3515
3516         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3517 }
3518
3519 /*
3520  * Update the allocation throttle accounting.
3521  */
3522 static void
3523 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
3524 {
3525         zio_t *lio = zio->io_logical;
3526         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3527         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3528         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3529
3530         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
3531         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
3532         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3533         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
3534         ASSERT(vd != NULL);
3535         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
3536         ASSERT(!(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_IO_RETRY)));
3537         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
3538         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
3539         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
3540
3541         /*
3542          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
3543          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
3544          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
3545          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
3546          * it here.
3547          */
3548         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3549                 /*
3550                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
3551                  * would have been the one that performed the allocation.
3552                  */
3553                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
3554                         pio = zio_unique_parent(pio);
3555                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3556         }
3557
3558         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
3559         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
3560         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
3561         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
3562         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
3563
3564         mutex_enter(&pio->io_lock);
3565         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
3566         mutex_exit(&pio->io_lock);
3567
3568         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
3569             1, pio);
3570
3571         /*
3572          * Call into the pipeline to see if there is more work that
3573          * needs to be done. If there is work to be done it will be
3574          * dispatched to another taskq thread.
3575          */
3576         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
3577 }
3578
3579 static int
3580 zio_done(zio_t *zio)
3581 {
3582         spa_t *spa = zio->io_spa;
3583         zio_t *lio = zio->io_logical;
3584         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3585         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3586         uint64_t psize = zio->io_size;
3587         zio_t *pio, *pio_next;
3588         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3589         zio_link_t *zl = NULL;
3590
3591         /*
3592          * If our children haven't all completed,
3593          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3594          */
3595         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3596             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3597             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3598             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3599                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3600
3601         /*
3602          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
3603          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
3604          * write. We must do this since the allocation is performed
3605          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
3606          */
3607         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
3608             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
3609                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
3610                 zio_dva_throttle_done(zio);
3611         }
3612
3613         /*
3614          * If the allocation throttle is enabled, verify that
3615          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
3616          */
3617         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
3618                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3619                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
3620                 ASSERT(bp != NULL);
3621                 metaslab_group_alloc_verify(spa, zio->io_bp, zio);
3622                 VERIFY(refcount_not_held(&mc->mc_alloc_slots, zio));
3623         }
3624
3625         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3626                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3627                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3628
3629         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3630                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3631                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3632                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3633                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3634                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3635                     zio->io_bp_override == NULL &&
3636                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3637                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3638                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3639                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3640                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3641                 }
3642                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3643                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3644         }
3645
3646         /*
3647          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3648          */
3649         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3650         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3651         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3652
3653         /*
3654          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3655          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3656          */
3657         if (zio->io_error == 0) {
3658                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3659                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3660                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3661                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3662                         char *abuf = zio->io_data;
3663
3664                         if (asize != psize) {
3665                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3666                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3667                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3668                         }
3669
3670                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3671                         zcr->zcr_next = NULL;
3672                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3673                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3674
3675                         if (asize != psize)
3676                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3677                 }
3678         }
3679
3680         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3681
3682         vdev_stat_update(zio, psize);
3683
3684         if (zio->io_error) {
3685                 /*
3686                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3687                  * generate an error message describing the I/O failure
3688                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3689                  * device is currently unavailable.
3690                  */
3691                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3692                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3693
3694                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3695                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3696                     zio == lio) {
3697                         /*
3698                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3699                          * error and generate a logical data ereport.
3700                          */
3701                         spa_log_error(spa, zio);
3702                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3703                             0, 0);
3704                 }
3705         }
3706
3707         if (zio->io_error && zio == lio) {
3708                 /*
3709                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3710                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3711                  */
3712                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3713                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3714
3715                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3716                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3717                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3718                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3719                         else
3720                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3721                 }
3722
3723                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3724                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3725                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3726                     zio->io_error == ENXIO &&
3727                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3728                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3729                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3730
3731                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3732                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3733
3734                 /*
3735                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3736                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3737                  * based on checksums.  It also might be a good place
3738                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3739                  * processing.
3740                  */
3741         }
3742
3743         /*
3744          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3745          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3746          * errors with errors that happened to the zio itself when
3747          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3748          */
3749         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3750
3751         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3752             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3753             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3754                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3755
3756         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3757
3758         /*
3759          * Godfather I/Os should never suspend.
3760          */
3761         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3762             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3763                 zio->io_reexecute = 0;
3764
3765         if (zio->io_reexecute) {
3766                 /*
3767                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3768                  *
3769                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3770                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3771                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3772                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3773                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3774                  *
3775                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3776                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3777                  * parents not executing until children are ready.
3778                  */
3779                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3780
3781                 zio->io_gang_leader = NULL;
3782
3783                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3784                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3785                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3786
3787                 /*
3788                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3789                  * not a true parent to them. It will track them through
3790                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3791                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3792                  * I/O to return status without blocking.
3793                  */
3794                 zl = NULL;
3795                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
3796                     pio = pio_next) {
3797                         zio_link_t *remove_zl = zl;
3798                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3799
3800                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3801                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3802                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3803                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3804                         }
3805                 }
3806
3807                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3808                         /*
3809                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3810                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3811                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3812                          */
3813                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3814                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3815                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3816                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3817                         /*
3818                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3819                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3820                          */
3821                         zio_suspend(spa, zio);
3822                 } else {
3823                         /*
3824                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3825                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3826                          */
3827 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3828                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3829 #else
3830                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3831 #endif
3832                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3833                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3834                             0, &zio->io_tqent);
3835                 }
3836                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3837         }
3838
3839         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3840         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3841         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3842
3843         /*
3844          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3845          */
3846         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3847                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3848                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3849                 zcr->zcr_next = NULL;
3850                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3851                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3852         }
3853
3854         /*
3855          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3856          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3857          * such, cannot acquire any new parents.
3858          */
3859         if (zio->io_done)
3860                 zio->io_done(zio);
3861
3862         mutex_enter(&zio->io_lock);
3863         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3864         mutex_exit(&zio->io_lock);
3865
3866         zl = NULL;
3867         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
3868                 zio_link_t *remove_zl = zl;
3869                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
3870                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
3871                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3872         }
3873
3874         if (zio->io_waiter != NULL) {
3875                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3876                 zio->io_executor = NULL;
3877                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3878                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3879         } else {
3880                 zio_destroy(zio);
3881         }
3882
3883         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3884 }
3885
3886 /*
3887  * ==========================================================================
3888  * I/O pipeline definition
3889  * ==========================================================================
3890  */
3891 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3892         NULL,
3893         zio_read_bp_init,
3894         zio_write_bp_init,
3895         zio_free_bp_init,
3896         zio_issue_async,
3897         zio_write_compress,
3898         zio_checksum_generate,
3899         zio_nop_write,
3900         zio_ddt_read_start,
3901         zio_ddt_read_done,
3902         zio_ddt_write,
3903         zio_ddt_free,
3904         zio_gang_assemble,
3905         zio_gang_issue,
3906         zio_dva_throttle,
3907         zio_dva_allocate,
3908         zio_dva_free,
3909         zio_dva_claim,
3910         zio_ready,
3911         zio_vdev_io_start,
3912         zio_vdev_io_done,
3913         zio_vdev_io_assess,
3914         zio_checksum_verify,
3915         zio_done
3916 };
3917
3918
3919
3920
3921 /*
3922  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3923  * pre-order traversal of the object tree.
3924  *
3925  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3926  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3927  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3928  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3929  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3930  * non-meta-dnode bookmarks.
3931  *
3932  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3933  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3934  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3935  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3936  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3937  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3938  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3939  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3940  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3941  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3942  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3943  */
3944 int
3945 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3946     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3947 {
3948         /*
3949          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3950          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3951          * normal-object equivalents.
3952          */
3953         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3954         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3955         uint64_t zb1level, zb2level;
3956
3957         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3958             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3959             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3960                 return (0);
3961
3962         /*
3963          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3964          */
3965         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3966         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3967
3968         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3969                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3970                 zb1L0 = 0;
3971                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3972         } else {
3973                 zb1obj = zb1->zb_object;
3974                 zb1level = zb1->zb_level;
3975         }
3976
3977         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3978                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3979                 zb2L0 = 0;
3980                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3981         } else {
3982                 zb2obj = zb2->zb_object;
3983                 zb2level = zb2->zb_level;
3984         }
3985
3986         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3987         if (zb1obj != zb2obj)
3988                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3989         else if (zb1L0 != zb2L0)
3990                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3991         else if (zb1level != zb2level)
3992                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
3993         /*
3994          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
3995          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
3996          * There is presently no way to change the indirect block sizes
3997          */
3998         return (0);
3999 }
4000
4001 /*
4002  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4003  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4004  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4005  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4006  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4007  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4008  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4009  *  visited.
4010  */
4011 boolean_t
4012 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4013     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4014 {
4015         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4016         mod_zb.zb_blkid++;
4017         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4018
4019         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4020         if (dnp == NULL)
4021                 return (B_FALSE);
4022
4023         /*
4024          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4025          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4026          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4027          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4028          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4029          *
4030          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4031          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4032          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4033          * always 1, so the math works out.
4034          *
4035          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4036          * to make sure that this code still works afterwards.
4037          */
4038         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4039             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4040             last_block) <= 0);
4041 }