]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/FreeBSD.git/blob - sys/contrib/openzfs/module/zfs/zio.c
zfs: combine zio caches if possible
[FreeBSD/FreeBSD.git] / sys / contrib / openzfs / module / 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, 2020 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2017, Intel Corporation.
26  * Copyright (c) 2019, Klara Inc.
27  * Copyright (c) 2019, Allan Jude
28  */
29
30 #include <sys/sysmacros.h>
31 #include <sys/zfs_context.h>
32 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
33 #include <sys/spa.h>
34 #include <sys/txg.h>
35 #include <sys/spa_impl.h>
36 #include <sys/vdev_impl.h>
37 #include <sys/vdev_trim.h>
38 #include <sys/zio_impl.h>
39 #include <sys/zio_compress.h>
40 #include <sys/zio_checksum.h>
41 #include <sys/dmu_objset.h>
42 #include <sys/arc.h>
43 #include <sys/ddt.h>
44 #include <sys/blkptr.h>
45 #include <sys/zfeature.h>
46 #include <sys/dsl_scan.h>
47 #include <sys/metaslab_impl.h>
48 #include <sys/time.h>
49 #include <sys/trace_zfs.h>
50 #include <sys/abd.h>
51 #include <sys/dsl_crypt.h>
52 #include <cityhash.h>
53
54 /*
55  * ==========================================================================
56  * I/O type descriptions
57  * ==========================================================================
58  */
59 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
60         /*
61          * Note: Linux kernel thread name length is limited
62          * so these names will differ from upstream open zfs.
63          */
64         "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl", "z_trim"
65 };
66
67 int zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
68 int zio_deadman_log_all = B_FALSE;
69
70 /*
71  * ==========================================================================
72  * I/O kmem caches
73  * ==========================================================================
74  */
75 kmem_cache_t *zio_cache;
76 kmem_cache_t *zio_link_cache;
77 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
78 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
79 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
80 uint64_t zio_buf_cache_allocs[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
81 uint64_t zio_buf_cache_frees[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
82 #endif
83
84 /* Mark IOs as "slow" if they take longer than 30 seconds */
85 int zio_slow_io_ms = (30 * MILLISEC);
86
87 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
88         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
89 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
90 /*
91  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
92  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
93  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
94  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
95  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
96  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
97  * enough analysis has been done to determine optimal values.
98  *
99  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
100  * regular blocks are not deferred.
101  *
102  * Starting in sync pass 8 (zfs_sync_pass_dont_compress), we disable
103  * compression (including of metadata).  In practice, we don't have this
104  * many sync passes, so this has no effect.
105  *
106  * The original intent was that disabling compression would help the sync
107  * passes to converge. However, in practice disabling compression increases
108  * the average number of sync passes, because when we turn compression off, a
109  * lot of block's size will change and thus we have to re-allocate (not
110  * overwrite) them. It also increases the number of 128KB allocations (e.g.
111  * for indirect blocks and spacemaps) because these will not be compressed.
112  * The 128K allocations are especially detrimental to performance on highly
113  * fragmented systems, which may have very few free segments of this size,
114  * and may need to load new metaslabs to satisfy 128K allocations.
115  */
116 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
117 int zfs_sync_pass_dont_compress = 8; /* don't compress starting in this pass */
118 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
119
120 /*
121  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
122  * stage set or will have it later in its lifetime.
123  */
124 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
125
126 /*
127  * Enable smaller cores by excluding metadata
128  * allocations as well.
129  */
130 int zio_exclude_metadata = 0;
131 int zio_requeue_io_start_cut_in_line = 1;
132
133 #ifdef ZFS_DEBUG
134 int zio_buf_debug_limit = 16384;
135 #else
136 int zio_buf_debug_limit = 0;
137 #endif
138
139 static inline void __zio_execute(zio_t *zio);
140
141 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
142
143 void
144 zio_init(void)
145 {
146         size_t c;
147
148         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
149             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
150         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
151             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
152
153         /*
154          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
155          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
156          * for each quarter-power of 2.
157          */
158         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
159                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
160                 size_t p2 = size;
161                 size_t align = 0;
162                 size_t data_cflags, cflags;
163
164                 data_cflags = KMC_NODEBUG;
165                 cflags = (zio_exclude_metadata || size > zio_buf_debug_limit) ?
166                     KMC_NODEBUG : 0;
167
168 #if defined(_ILP32) && defined(_KERNEL)
169                 /*
170                  * Cache size limited to 1M on 32-bit platforms until ARC
171                  * buffers no longer require virtual address space.
172                  */
173                 if (size > zfs_max_recordsize)
174                         break;
175 #endif
176
177                 while (!ISP2(p2))
178                         p2 &= p2 - 1;
179
180 #ifndef _KERNEL
181                 /*
182                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
183                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
184                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
185                  * page with a watched buffer.
186                  */
187                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
188                         continue;
189                 /*
190                  * Here's the problem - on 4K native devices in userland on
191                  * Linux using O_DIRECT, buffers must be 4K aligned or I/O
192                  * will fail with EINVAL, causing zdb (and others) to coredump.
193                  * Since userland probably doesn't need optimized buffer caches,
194                  * we just force 4K alignment on everything.
195                  */
196                 align = 8 * SPA_MINBLOCKSIZE;
197 #else
198                 if (size < PAGESIZE) {
199                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
200                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
201                         align = PAGESIZE;
202                 }
203 #endif
204
205                 if (align != 0) {
206                         char name[36];
207                         if (cflags == data_cflags) {
208                                 /*
209                                  * Resulting kmem caches would be identical.
210                                  * Save memory by creating only one.
211                                  */
212                                 (void) snprintf(name, sizeof (name),
213                                     "zio_buf_comb_%lu", (ulong_t)size);
214                                 zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name,
215                                     size, align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
216                                     cflags);
217                                 zio_data_buf_cache[c] = zio_buf_cache[c];
218                                 continue;
219                         }
220                         (void) snprintf(name, sizeof (name), "zio_buf_%lu",
221                             (ulong_t)size);
222                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
223                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
224
225                         (void) snprintf(name, sizeof (name), "zio_data_buf_%lu",
226                             (ulong_t)size);
227                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
228                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, data_cflags);
229                 }
230         }
231
232         while (--c != 0) {
233                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
234                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
235                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
236
237                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
238                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
239                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
240         }
241
242         zio_inject_init();
243
244         lz4_init();
245 }
246
247 void
248 zio_fini(void)
249 {
250         size_t i, j, n;
251         kmem_cache_t *cache;
252
253         n = SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
254
255 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
256         for (i = 0; i < n; i++) {
257                 if (zio_buf_cache_allocs[i] != zio_buf_cache_frees[i])
258                         (void) printf("zio_fini: [%d] %llu != %llu\n",
259                             (int)((i + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT),
260                             (long long unsigned)zio_buf_cache_allocs[i],
261                             (long long unsigned)zio_buf_cache_frees[i]);
262         }
263 #endif
264
265         /*
266          * The same kmem cache can show up multiple times in both zio_buf_cache
267          * and zio_data_buf_cache. Do a wasteful but trivially correct scan to
268          * sort it out.
269          */
270         for (i = 0; i < n; i++) {
271                 cache = zio_buf_cache[i];
272                 if (cache == NULL)
273                         continue;
274                 for (j = i; j < n; j++) {
275                         if (cache == zio_buf_cache[j])
276                                 zio_buf_cache[j] = NULL;
277                         if (cache == zio_data_buf_cache[j])
278                                 zio_data_buf_cache[j] = NULL;
279                 }
280                 kmem_cache_destroy(cache);
281         }
282
283         for (i = 0; i < n; i++) {
284                 cache = zio_data_buf_cache[i];
285                 if (cache == NULL)
286                         continue;
287                 for (j = i; j < n; j++) {
288                         if (cache == zio_data_buf_cache[j])
289                                 zio_data_buf_cache[j] = NULL;
290                 }
291                 kmem_cache_destroy(cache);
292         }
293
294         for (i = 0; i < n; i++) {
295                 if (zio_buf_cache[i] != NULL)
296                         panic("zio_fini: zio_buf_cache[%d] != NULL", (int)i);
297                 if (zio_data_buf_cache[i] != NULL)
298                         panic("zio_fini: zio_data_buf_cache[%d] != NULL", (int)i);
299         }
300
301         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
302         kmem_cache_destroy(zio_cache);
303
304         zio_inject_fini();
305
306         lz4_fini();
307 }
308
309 /*
310  * ==========================================================================
311  * Allocate and free I/O buffers
312  * ==========================================================================
313  */
314
315 /*
316  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
317  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
318  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
319  * excess / transient data in-core during a crashdump.
320  */
321 void *
322 zio_buf_alloc(size_t size)
323 {
324         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
325
326         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
327 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
328         atomic_add_64(&zio_buf_cache_allocs[c], 1);
329 #endif
330
331         return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
332 }
333
334 /*
335  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
336  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
337  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
338  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
339  */
340 void *
341 zio_data_buf_alloc(size_t size)
342 {
343         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
344
345         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
346
347         return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
348 }
349
350 void
351 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
352 {
353         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
354
355         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
356 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
357         atomic_add_64(&zio_buf_cache_frees[c], 1);
358 #endif
359
360         kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
361 }
362
363 void
364 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
365 {
366         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
367
368         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
369
370         kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
371 }
372
373 static void
374 zio_abd_free(void *abd, size_t size)
375 {
376         abd_free((abd_t *)abd);
377 }
378
379 /*
380  * ==========================================================================
381  * Push and pop I/O transform buffers
382  * ==========================================================================
383  */
384 void
385 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
386     zio_transform_func_t *transform)
387 {
388         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
389
390         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
391         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
392         zt->zt_bufsize = bufsize;
393         zt->zt_transform = transform;
394
395         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
396         zio->io_transform_stack = zt;
397
398         zio->io_abd = data;
399         zio->io_size = size;
400 }
401
402 void
403 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
404 {
405         zio_transform_t *zt;
406
407         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
408                 if (zt->zt_transform != NULL)
409                         zt->zt_transform(zio,
410                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
411
412                 if (zt->zt_bufsize != 0)
413                         abd_free(zio->io_abd);
414
415                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
416                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
417                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
418
419                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
420         }
421 }
422
423 /*
424  * ==========================================================================
425  * I/O transform callbacks for subblocks, decompression, and decryption
426  * ==========================================================================
427  */
428 static void
429 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
430 {
431         ASSERT(zio->io_size > size);
432
433         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
434                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
435 }
436
437 static void
438 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
439 {
440         if (zio->io_error == 0) {
441                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
442                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
443                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size,
444                     &zio->io_prop.zp_complevel);
445                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
446
447                 if (zio_injection_enabled && ret == 0)
448                         ret = zio_handle_fault_injection(zio, EINVAL);
449
450                 if (ret != 0)
451                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
452         }
453 }
454
455 static void
456 zio_decrypt(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
457 {
458         int ret;
459         void *tmp;
460         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
461         spa_t *spa = zio->io_spa;
462         uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
463         uint64_t lsize = BP_GET_LSIZE(bp);
464         dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
465         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
466         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
467         uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
468         boolean_t no_crypt = B_FALSE;
469
470         ASSERT(BP_USES_CRYPT(bp));
471         ASSERT3U(size, !=, 0);
472
473         if (zio->io_error != 0)
474                 return;
475
476         /*
477          * Verify the cksum of MACs stored in an indirect bp. It will always
478          * be possible to verify this since it does not require an encryption
479          * key.
480          */
481         if (BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) {
482                 zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
483
484                 if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF) {
485                         /*
486                          * We haven't decompressed the data yet, but
487                          * zio_crypt_do_indirect_mac_checksum() requires
488                          * decompressed data to be able to parse out the MACs
489                          * from the indirect block. We decompress it now and
490                          * throw away the result after we are finished.
491                          */
492                         tmp = zio_buf_alloc(lsize);
493                         ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(bp),
494                             zio->io_abd, tmp, zio->io_size, lsize,
495                             &zio->io_prop.zp_complevel);
496                         if (ret != 0) {
497                                 ret = SET_ERROR(EIO);
498                                 goto error;
499                         }
500                         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum(B_FALSE,
501                             tmp, lsize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
502                         zio_buf_free(tmp, lsize);
503                 } else {
504                         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_FALSE,
505                             zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
506                 }
507                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
508
509                 if (zio_injection_enabled && ot != DMU_OT_DNODE && ret == 0) {
510                         ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
511                             &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
512                 }
513                 if (ret != 0)
514                         goto error;
515
516                 return;
517         }
518
519         /*
520          * If this is an authenticated block, just check the MAC. It would be
521          * nice to separate this out into its own flag, but for the moment
522          * enum zio_flag is out of bits.
523          */
524         if (BP_IS_AUTHENTICATED(bp)) {
525                 if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
526                         ret = spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_FALSE, spa,
527                             dsobj, zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
528                 } else {
529                         zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
530                         ret = spa_do_crypt_mac_abd(B_FALSE, spa, dsobj,
531                             zio->io_abd, size, mac);
532                         if (zio_injection_enabled && ret == 0) {
533                                 ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
534                                     &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
535                         }
536                 }
537                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
538
539                 if (ret != 0)
540                         goto error;
541
542                 return;
543         }
544
545         zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
546
547         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
548                 tmp = abd_borrow_buf_copy(zio->io_abd, sizeof (zil_chain_t));
549                 zio_crypt_decode_mac_zil(tmp, mac);
550                 abd_return_buf(zio->io_abd, tmp, sizeof (zil_chain_t));
551         } else {
552                 zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
553         }
554
555         ret = spa_do_crypt_abd(B_FALSE, spa, &zio->io_bookmark, BP_GET_TYPE(bp),
556             BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), salt, iv, mac, size, data,
557             zio->io_abd, &no_crypt);
558         if (no_crypt)
559                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
560
561         if (ret != 0)
562                 goto error;
563
564         return;
565
566 error:
567         /* assert that the key was found unless this was speculative */
568         ASSERT(ret != EACCES || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE));
569
570         /*
571          * If there was a decryption / authentication error return EIO as
572          * the io_error. If this was not a speculative zio, create an ereport.
573          */
574         if (ret == ECKSUM) {
575                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
576                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE) == 0) {
577                         spa_log_error(spa, &zio->io_bookmark);
578                         (void) zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_AUTHENTICATION,
579                             spa, NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0);
580                 }
581         } else {
582                 zio->io_error = ret;
583         }
584 }
585
586 /*
587  * ==========================================================================
588  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
589  * ==========================================================================
590  */
591 zio_t *
592 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
593 {
594         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
595
596         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
597         if (*zl == NULL)
598                 return (NULL);
599
600         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
601         return ((*zl)->zl_parent);
602 }
603
604 zio_t *
605 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
606 {
607         list_t *cl = &pio->io_child_list;
608
609         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
610
611         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
612         if (*zl == NULL)
613                 return (NULL);
614
615         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
616         return ((*zl)->zl_child);
617 }
618
619 zio_t *
620 zio_unique_parent(zio_t *cio)
621 {
622         zio_link_t *zl = NULL;
623         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
624
625         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
626         return (pio);
627 }
628
629 void
630 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
631 {
632         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
633
634         /*
635          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
636          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
637          * Vdev I/Os can only have vdev children.
638          * The following ASSERT captures all of these constraints.
639          */
640         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
641
642         zl->zl_parent = pio;
643         zl->zl_child = cio;
644
645         mutex_enter(&pio->io_lock);
646         mutex_enter(&cio->io_lock);
647
648         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
649
650         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
651                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
652
653         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
654         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
655
656         pio->io_child_count++;
657         cio->io_parent_count++;
658
659         mutex_exit(&cio->io_lock);
660         mutex_exit(&pio->io_lock);
661 }
662
663 static void
664 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
665 {
666         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
667         ASSERT(zl->zl_child == cio);
668
669         mutex_enter(&pio->io_lock);
670         mutex_enter(&cio->io_lock);
671
672         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
673         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
674
675         pio->io_child_count--;
676         cio->io_parent_count--;
677
678         mutex_exit(&cio->io_lock);
679         mutex_exit(&pio->io_lock);
680         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
681 }
682
683 static boolean_t
684 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
685 {
686         boolean_t waiting = B_FALSE;
687
688         mutex_enter(&zio->io_lock);
689         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
690         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
691                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
692                         continue;
693
694                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
695                 if (*countp != 0) {
696                         zio->io_stage >>= 1;
697                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
698                         zio->io_stall = countp;
699                         waiting = B_TRUE;
700                         break;
701                 }
702         }
703         mutex_exit(&zio->io_lock);
704         return (waiting);
705 }
706
707 __attribute__((always_inline))
708 static inline void
709 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait,
710     zio_t **next_to_executep)
711 {
712         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
713         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
714
715         mutex_enter(&pio->io_lock);
716         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
717                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
718         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
719         ASSERT3U(*countp, >, 0);
720
721         (*countp)--;
722
723         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
724                 zio_taskq_type_t type =
725                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
726                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
727                 pio->io_stall = NULL;
728                 mutex_exit(&pio->io_lock);
729
730                 /*
731                  * If we can tell the caller to execute this parent next, do
732                  * so.  Otherwise dispatch the parent zio as its own task.
733                  *
734                  * Having the caller execute the parent when possible reduces
735                  * locking on the zio taskq's, reduces context switch
736                  * overhead, and has no recursion penalty.  Note that one
737                  * read from disk typically causes at least 3 zio's: a
738                  * zio_null(), the logical zio_read(), and then a physical
739                  * zio.  When the physical ZIO completes, we are able to call
740                  * zio_done() on all 3 of these zio's from one invocation of
741                  * zio_execute() by returning the parent back to
742                  * zio_execute().  Since the parent isn't executed until this
743                  * thread returns back to zio_execute(), the caller should do
744                  * so promptly.
745                  *
746                  * In other cases, dispatching the parent prevents
747                  * overflowing the stack when we have deeply nested
748                  * parent-child relationships, as we do with the "mega zio"
749                  * of writes for spa_sync(), and the chain of ZIL blocks.
750                  */
751                 if (next_to_executep != NULL && *next_to_executep == NULL) {
752                         *next_to_executep = pio;
753                 } else {
754                         zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
755                 }
756         } else {
757                 mutex_exit(&pio->io_lock);
758         }
759 }
760
761 static void
762 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
763 {
764         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
765                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
766 }
767
768 int
769 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
770 {
771         const zio_t *z1 = x1;
772         const zio_t *z2 = x2;
773
774         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
775                 return (-1);
776         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
777                 return (1);
778
779         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
780                 return (-1);
781         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
782                 return (1);
783
784         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
785                 return (-1);
786         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
787                 return (1);
788
789         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
790                 return (-1);
791         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
792                 return (1);
793
794         if (z1 < z2)
795                 return (-1);
796         if (z1 > z2)
797                 return (1);
798
799         return (0);
800 }
801
802 /*
803  * ==========================================================================
804  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
805  * ==========================================================================
806  */
807 static zio_t *
808 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
809     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
810     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
811     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
812     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage,
813     enum zio_stage pipeline)
814 {
815         zio_t *zio;
816
817         IMPLY(type != ZIO_TYPE_TRIM, psize <= SPA_MAXBLOCKSIZE);
818         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
819         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
820
821         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
822         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
823         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
824
825         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS) != 0);
826
827         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
828         bzero(zio, sizeof (zio_t));
829
830         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_NOLOCKDEP, NULL);
831         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
832
833         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
834             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
835         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
836             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
837         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
838
839         if (vd != NULL)
840                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
841         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
842                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
843         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
844                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
845         else
846                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
847
848         if (bp != NULL) {
849                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
850                 zio->io_bp_copy = *bp;
851                 zio->io_bp_orig = *bp;
852                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
853                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
854                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
855                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
856                         zio->io_logical = zio;
857                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
858                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
859         }
860
861         zio->io_spa = spa;
862         zio->io_txg = txg;
863         zio->io_done = done;
864         zio->io_private = private;
865         zio->io_type = type;
866         zio->io_priority = priority;
867         zio->io_vd = vd;
868         zio->io_offset = offset;
869         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
870         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
871         zio->io_lsize = lsize;
872         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
873         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
874         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
875         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
876
877         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
878         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
879
880         if (zb != NULL)
881                 zio->io_bookmark = *zb;
882
883         if (pio != NULL) {
884                 if (zio->io_metaslab_class == NULL)
885                         zio->io_metaslab_class = pio->io_metaslab_class;
886                 if (zio->io_logical == NULL)
887                         zio->io_logical = pio->io_logical;
888                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
889                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
890                 zio_add_child(pio, zio);
891         }
892
893         taskq_init_ent(&zio->io_tqent);
894
895         return (zio);
896 }
897
898 static void
899 zio_destroy(zio_t *zio)
900 {
901         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
902         list_destroy(&zio->io_parent_list);
903         list_destroy(&zio->io_child_list);
904         mutex_destroy(&zio->io_lock);
905         cv_destroy(&zio->io_cv);
906         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
907 }
908
909 zio_t *
910 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
911     void *private, enum zio_flag flags)
912 {
913         zio_t *zio;
914
915         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
916             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
917             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
918
919         return (zio);
920 }
921
922 zio_t *
923 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
924 {
925         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
926 }
927
928 static int
929 zfs_blkptr_verify_log(spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
930     enum blk_verify_flag blk_verify, const char *fmt, ...)
931 {
932         va_list adx;
933         char buf[256];
934
935         va_start(adx, fmt);
936         (void) vsnprintf(buf, sizeof (buf), fmt, adx);
937         va_end(adx);
938
939         switch (blk_verify) {
940         case BLK_VERIFY_HALT:
941                 dprintf_bp(bp, "blkptr at %p dprintf_bp():", bp);
942                 zfs_panic_recover("%s: %s", spa_name(spa), buf);
943                 break;
944         case BLK_VERIFY_LOG:
945                 zfs_dbgmsg("%s: %s", spa_name(spa), buf);
946                 break;
947         case BLK_VERIFY_ONLY:
948                 break;
949         }
950
951         return (1);
952 }
953
954 /*
955  * Verify the block pointer fields contain reasonable values.  This means
956  * it only contains known object types, checksum/compression identifiers,
957  * block sizes within the maximum allowed limits, valid DVAs, etc.
958  *
959  * If everything checks out B_TRUE is returned.  The zfs_blkptr_verify
960  * argument controls the behavior when an invalid field is detected.
961  *
962  * Modes for zfs_blkptr_verify:
963  *   1) BLK_VERIFY_ONLY (evaluate the block)
964  *   2) BLK_VERIFY_LOG (evaluate the block and log problems)
965  *   3) BLK_VERIFY_HALT (call zfs_panic_recover on error)
966  */
967 boolean_t
968 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp, boolean_t config_held,
969     enum blk_verify_flag blk_verify)
970 {
971         int errors = 0;
972
973         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
974                 errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
975                     "blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
976                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
977         }
978         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
979             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
980                 errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
981                     "blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
982                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
983         }
984         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
985             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
986                 errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
987                     "blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
988                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
989         }
990         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
991                 errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
992                     "blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
993                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
994         }
995         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
996                 errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
997                     "blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
998                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
999         }
1000
1001         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
1002                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) >= NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
1003                         errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
1004                             "blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
1005                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
1006                 }
1007         }
1008
1009         /*
1010          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
1011          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
1012          */
1013         if (!spa->spa_trust_config)
1014                 return (B_TRUE);
1015
1016         if (!config_held)
1017                 spa_config_enter(spa, SCL_VDEV, bp, RW_READER);
1018         else
1019                 ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_VDEV, RW_WRITER));
1020         /*
1021          * Pool-specific checks.
1022          *
1023          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
1024          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
1025          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
1026          * that are in the log) to be arbitrarily large.
1027          */
1028         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
1029                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
1030
1031                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
1032                         errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
1033                             "blkptr at %p DVA %u has invalid VDEV %llu",
1034                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
1035                         continue;
1036                 }
1037                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
1038                 if (vd == NULL) {
1039                         errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
1040                             "blkptr at %p DVA %u has invalid VDEV %llu",
1041                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
1042                         continue;
1043                 }
1044                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
1045                         errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
1046                             "blkptr at %p DVA %u has hole VDEV %llu",
1047                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
1048                         continue;
1049                 }
1050                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
1051                         /*
1052                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
1053                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
1054                          * we can't perform any more checks on them.
1055                          */
1056                         continue;
1057                 }
1058                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
1059                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
1060                 if (BP_IS_GANG(bp))
1061                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1062                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
1063                         errors += zfs_blkptr_verify_log(spa, bp, blk_verify,
1064                             "blkptr at %p DVA %u has invalid OFFSET %llu",
1065                             bp, i, (longlong_t)offset);
1066                 }
1067         }
1068         if (errors > 0)
1069                 dprintf_bp(bp, "blkptr at %p dprintf_bp():", bp);
1070         if (!config_held)
1071                 spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, bp);
1072
1073         return (errors == 0);
1074 }
1075
1076 boolean_t
1077 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
1078 {
1079         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
1080
1081         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
1082                 return (B_FALSE);
1083
1084         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
1085         if (vd == NULL)
1086                 return (B_FALSE);
1087
1088         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
1089                 return (B_FALSE);
1090
1091         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
1092                 return (B_FALSE);
1093         }
1094
1095         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
1096         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
1097
1098         if (BP_IS_GANG(bp))
1099                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1100         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
1101                 return (B_FALSE);
1102
1103         return (B_TRUE);
1104 }
1105
1106 zio_t *
1107 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
1108     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1109     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
1110 {
1111         zio_t *zio;
1112
1113         (void) zfs_blkptr_verify(spa, bp, flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER,
1114             BLK_VERIFY_HALT);
1115
1116         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
1117             data, size, size, done, private,
1118             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
1119             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
1120             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
1121
1122         return (zio);
1123 }
1124
1125 zio_t *
1126 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
1127     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
1128     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
1129     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
1130     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1131     const zbookmark_phys_t *zb)
1132 {
1133         zio_t *zio;
1134
1135         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
1136             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
1137             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
1138             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
1139             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
1140             zp->zp_level < 32 &&
1141             zp->zp_copies > 0 &&
1142             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
1143
1144         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
1145             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
1146             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
1147             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
1148
1149         zio->io_ready = ready;
1150         zio->io_children_ready = children_ready;
1151         zio->io_physdone = physdone;
1152         zio->io_prop = *zp;
1153
1154         /*
1155          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
1156          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
1157          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
1158          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim). Encrypted
1159          * dedup blocks need data as well so we also disable dedup in this
1160          * case.
1161          */
1162         if (data == NULL &&
1163             (zio->io_prop.zp_dedup_verify || zio->io_prop.zp_encrypt)) {
1164                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1165         }
1166
1167         return (zio);
1168 }
1169
1170 zio_t *
1171 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
1172     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1173     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
1174 {
1175         zio_t *zio;
1176
1177         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
1178             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
1179             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
1180
1181         return (zio);
1182 }
1183
1184 void
1185 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
1186 {
1187         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
1188         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1189         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1190         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
1191
1192         /*
1193          * We must reset the io_prop to match the values that existed
1194          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
1195          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
1196          */
1197         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
1198         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
1199         zio->io_prop.zp_copies = copies;
1200         zio->io_bp_override = bp;
1201 }
1202
1203 void
1204 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
1205 {
1206
1207         (void) zfs_blkptr_verify(spa, bp, B_FALSE, BLK_VERIFY_HALT);
1208
1209         /*
1210          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
1211          * process the free here (by ignoring it) rather than
1212          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
1213          */
1214         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1215                 return;
1216         metaslab_check_free(spa, bp);
1217
1218         /*
1219          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
1220          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
1221          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
1222          * in-memory list for later processing.
1223          *
1224          * Note that we only defer frees after zfs_sync_pass_deferred_free
1225          * when the log space map feature is disabled. [see relevant comment
1226          * in spa_sync_iterate_to_convergence()]
1227          */
1228         if (BP_IS_GANG(bp) ||
1229             BP_GET_DEDUP(bp) ||
1230             txg != spa->spa_syncing_txg ||
1231             (spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free &&
1232             !spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_LOG_SPACEMAP))) {
1233                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
1234         } else {
1235                 VERIFY3P(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp, 0), ==, NULL);
1236         }
1237 }
1238
1239 /*
1240  * To improve performance, this function may return NULL if we were able
1241  * to do the free immediately.  This avoids the cost of creating a zio
1242  * (and linking it to the parent, etc).
1243  */
1244 zio_t *
1245 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1246     enum zio_flag flags)
1247 {
1248         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1249         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
1250
1251         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1252                 return (NULL);
1253
1254         metaslab_check_free(spa, bp);
1255         arc_freed(spa, bp);
1256         dsl_scan_freed(spa, bp);
1257
1258         if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp)) {
1259                 /*
1260                  * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block
1261                  * header, or the DDT), so issue them asynchronously so that
1262                  * this thread is not tied up.
1263                  */
1264                 enum zio_stage stage =
1265                     ZIO_FREE_PIPELINE | ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1266
1267                 return (zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1268                     BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL,
1269                     ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1270                     flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage));
1271         } else {
1272                 metaslab_free(spa, bp, txg, B_FALSE);
1273                 return (NULL);
1274         }
1275 }
1276
1277 zio_t *
1278 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1279     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1280 {
1281         zio_t *zio;
1282
1283         (void) zfs_blkptr_verify(spa, bp, flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER,
1284             BLK_VERIFY_HALT);
1285
1286         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1287                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1288
1289         /*
1290          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1291          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1292          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1293          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1294          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1295          * so that the SPA knows they're in use.
1296          *
1297          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1298          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1299          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1300          */
1301         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1302             spa_min_claim_txg(spa));
1303         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1304         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1305
1306         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1307             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1308             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1309         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1310
1311         return (zio);
1312 }
1313
1314 zio_t *
1315 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
1316     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1317 {
1318         zio_t *zio;
1319         int c;
1320
1321         if (vd->vdev_children == 0) {
1322                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1323                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1324                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1325
1326                 zio->io_cmd = cmd;
1327         } else {
1328                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1329
1330                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1331                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1332                             done, private, flags));
1333         }
1334
1335         return (zio);
1336 }
1337
1338 zio_t *
1339 zio_trim(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1340     zio_done_func_t *done, void *private, zio_priority_t priority,
1341     enum zio_flag flags, enum trim_flag trim_flags)
1342 {
1343         zio_t *zio;
1344
1345         ASSERT0(vd->vdev_children);
1346         ASSERT0(P2PHASE(offset, 1ULL << vd->vdev_ashift));
1347         ASSERT0(P2PHASE(size, 1ULL << vd->vdev_ashift));
1348         ASSERT3U(size, !=, 0);
1349
1350         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, NULL, size, size, done,
1351             private, ZIO_TYPE_TRIM, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL,
1352             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_TRIM_PIPELINE);
1353         zio->io_trim_flags = trim_flags;
1354
1355         return (zio);
1356 }
1357
1358 zio_t *
1359 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1360     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1361     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1362 {
1363         zio_t *zio;
1364
1365         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1366         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1367             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1368         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1369
1370         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1371             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1372             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1373
1374         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1375
1376         return (zio);
1377 }
1378
1379 zio_t *
1380 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1381     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1382     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1383 {
1384         zio_t *zio;
1385
1386         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1387         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1388             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1389         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1390
1391         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1392             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1393             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1394
1395         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1396
1397         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1398                 /*
1399                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1400                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1401                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1402                  * being written to multiple places in parallel.
1403                  */
1404                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1405                 abd_copy(wbuf, data, size);
1406
1407                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1408         }
1409
1410         return (zio);
1411 }
1412
1413 /*
1414  * Create a child I/O to do some work for us.
1415  */
1416 zio_t *
1417 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1418     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1419     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1420 {
1421         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1422         zio_t *zio;
1423
1424         /*
1425          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1426          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1427          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1428          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1429          * (OPTIONAL or REPAIR).
1430          */
1431         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1432             done != NULL);
1433
1434         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1435                 /*
1436                  * If we have the bp, then the child should perform the
1437                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1438                  * detection as close to the leaves as possible and
1439                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1440                  */
1441                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1442                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1443         }
1444
1445         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1446                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1447                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1448         }
1449
1450         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1451
1452         /*
1453          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1454          * even if the original read was.
1455          */
1456         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1457                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1458
1459         /*
1460          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1461          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1462          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1463          * have already processed the original allocating I/O.
1464          */
1465         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1466             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1467                 ASSERT(pio->io_metaslab_class != NULL);
1468                 ASSERT(pio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
1469                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1470                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1471                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1472                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1473                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1474
1475                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1476         }
1477
1478
1479         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1480             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1481             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1482         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1483
1484         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1485         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1486                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1487
1488         return (zio);
1489 }
1490
1491 zio_t *
1492 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1493     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1494     zio_done_func_t *done, void *private)
1495 {
1496         zio_t *zio;
1497
1498         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1499
1500         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1501             data, size, size, done, private, type, priority,
1502             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1503             vd, offset, NULL,
1504             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1505
1506         return (zio);
1507 }
1508
1509 void
1510 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1511 {
1512         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
1513             NULL, NULL,
1514             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1515 }
1516
1517 void
1518 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1519 {
1520         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1521         ASSERT3U(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1522         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1523
1524         /*
1525          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1526          * reconstruction when reading back less than the block size.
1527          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1528          */
1529         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1530         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1531                 /* we are not doing a raw write */
1532                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1533                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1534         }
1535 }
1536
1537 /*
1538  * ==========================================================================
1539  * Prepare to read and write logical blocks
1540  * ==========================================================================
1541  */
1542
1543 static zio_t *
1544 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1545 {
1546         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1547         uint64_t psize =
1548             BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1549
1550         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1551
1552         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1553             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1554             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
1555                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1556                     psize, psize, zio_decompress);
1557         }
1558
1559         if (((BP_IS_PROTECTED(bp) && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT)) ||
1560             BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) &&
1561             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1562                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1563                     psize, psize, zio_decrypt);
1564         }
1565
1566         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1567                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1568                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1569
1570                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1571                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1572                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1573         } else {
1574                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1575                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1576         }
1577
1578         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1579                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1580
1581         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1582                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1583
1584         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1585                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1586
1587         return (zio);
1588 }
1589
1590 static zio_t *
1591 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1592 {
1593         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1594                 return (zio);
1595
1596         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1597
1598         if (zio->io_bp_override) {
1599                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1600                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1601
1602                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1603                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1604
1605                 *bp = *zio->io_bp_override;
1606                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1607
1608                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1609                         return (zio);
1610
1611                 /*
1612                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1613                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1614                  * has already occurred.
1615                  */
1616                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1617                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1618                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1619                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1620                         return (zio);
1621                 }
1622
1623                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1624
1625                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1626                         return (zio);
1627
1628                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1629                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1630
1631                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum &&
1632                     !zp->zp_encrypt) {
1633                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1634                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1635                         return (zio);
1636                 }
1637
1638                 /*
1639                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1640                  * it as a regular write I/O.
1641                  */
1642                 zio->io_bp_override = NULL;
1643                 *bp = zio->io_bp_orig;
1644                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1645         }
1646
1647         return (zio);
1648 }
1649
1650 static zio_t *
1651 zio_write_compress(zio_t *zio)
1652 {
1653         spa_t *spa = zio->io_spa;
1654         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1655         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1656         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1657         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1658         uint64_t psize = zio->io_size;
1659         int pass = 1;
1660
1661         /*
1662          * If our children haven't all reached the ready stage,
1663          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1664          */
1665         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1666             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1667                 return (NULL);
1668         }
1669
1670         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1671                 return (zio);
1672
1673         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1674                 /*
1675                  * Now that all our children are ready, run the callback
1676                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1677                  * data to be written.
1678                  */
1679                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1680                 zio->io_children_ready(zio);
1681         }
1682
1683         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1684         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1685
1686         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1687                 /*
1688                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1689                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1690                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1691                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1692                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1693                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1694                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1695                  */
1696                 pass = spa_sync_pass(spa);
1697
1698                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1699                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1700                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1701
1702                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1703                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1704
1705                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1706                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1707                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1708         }
1709
1710         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1711         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1712             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
1713                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1714                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize,
1715                     zp->zp_complevel);
1716                 if (psize == 0 || psize >= lsize) {
1717                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1718                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1719                 } else if (!zp->zp_dedup && !zp->zp_encrypt &&
1720                     psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1721                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1722                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1723                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1724                             cbuf, compress, lsize, psize);
1725                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1726                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1727                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1728                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1729                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1730                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1731                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1732                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1733                         return (zio);
1734                 } else {
1735                         /*
1736                          * Round up compressed size up to the ashift
1737                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1738                          * This ensures that the compressed size of the BP
1739                          * (and thus compressratio property) are correct,
1740                          * in that we charge for the padding used to fill out
1741                          * the last sector.
1742                          */
1743                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1744                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1745                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1746                         if (rounded >= lsize) {
1747                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1748                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1749                                 psize = lsize;
1750                         } else {
1751                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1752                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1753                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1754                                 psize = rounded;
1755                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1756                                     psize, lsize, NULL);
1757                         }
1758                 }
1759
1760                 /*
1761                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1762                  * it as a regular write I/O.
1763                  */
1764                 zio->io_bp_override = NULL;
1765                 *bp = zio->io_bp_orig;
1766                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1767
1768         } else if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) != 0 &&
1769             zp->zp_type == DMU_OT_DNODE) {
1770                 /*
1771                  * The DMU actually relies on the zio layer's compression
1772                  * to free metadnode blocks that have had all contained
1773                  * dnodes freed. As a result, even when doing a raw
1774                  * receive, we must check whether the block can be compressed
1775                  * to a hole.
1776                  */
1777                 psize = zio_compress_data(ZIO_COMPRESS_EMPTY,
1778                     zio->io_abd, NULL, lsize, zp->zp_complevel);
1779                 if (psize == 0 || psize >= lsize)
1780                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1781         } else {
1782                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1783         }
1784
1785         /*
1786          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1787          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1788          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1789          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1790          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1791          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1792          */
1793         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1794             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1795             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1796                 VERIFY3U(psize, !=, 0);
1797                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1798
1799                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1800                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1801         } else {
1802                 BP_ZERO(bp);
1803                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1804         }
1805
1806         if (psize == 0) {
1807                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1808                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1809                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1810                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1811                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1812                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1813                 }
1814                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1815         } else {
1816                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1817                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1818                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1819                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1820                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1821                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1822                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1823                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1824                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1825                 if (zp->zp_dedup) {
1826                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1827                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1828                         ASSERT(!zp->zp_encrypt ||
1829                             DMU_OT_IS_ENCRYPTED(zp->zp_type));
1830                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1831                 }
1832                 if (zp->zp_nopwrite) {
1833                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1834                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1835                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1836                 }
1837         }
1838         return (zio);
1839 }
1840
1841 static zio_t *
1842 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1843 {
1844         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1845
1846         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1847                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1848                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1849         }
1850
1851         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1852
1853         return (zio);
1854 }
1855
1856 /*
1857  * ==========================================================================
1858  * Execute the I/O pipeline
1859  * ==========================================================================
1860  */
1861
1862 static void
1863 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1864 {
1865         spa_t *spa = zio->io_spa;
1866         zio_type_t t = zio->io_type;
1867         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1868
1869         /*
1870          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1871          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1872          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1873          */
1874         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1875                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1876
1877         /*
1878          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1879          */
1880         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1881                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1882
1883         /*
1884          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1885          * available.
1886          */
1887         if ((zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW ||
1888             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE) &&
1889             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1890                 q++;
1891
1892         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1893
1894         /*
1895          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1896          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1897          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1898          */
1899         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
1900         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1901             flags, &zio->io_tqent);
1902 }
1903
1904 static boolean_t
1905 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1906 {
1907         spa_t *spa = zio->io_spa;
1908
1909         taskq_t *tq = taskq_of_curthread();
1910
1911         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1912                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1913                 uint_t i;
1914                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1915                         if (tqs->stqs_taskq[i] == tq)
1916                                 return (B_TRUE);
1917                 }
1918         }
1919
1920         return (B_FALSE);
1921 }
1922
1923 static zio_t *
1924 zio_issue_async(zio_t *zio)
1925 {
1926         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1927
1928         return (NULL);
1929 }
1930
1931 void
1932 zio_interrupt(zio_t *zio)
1933 {
1934         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1935 }
1936
1937 void
1938 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1939 {
1940         /*
1941          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1942          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1943          * functionality has been disabled for userspace builds.
1944          */
1945
1946 #ifdef _KERNEL
1947         /*
1948          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1949          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1950          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1951          */
1952         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1953                 hrtime_t now = gethrtime();
1954
1955                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1956                         /*
1957                          * This IO has already taken longer than the target
1958                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1959                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1960                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1961                          * the target latency being set to a value less than
1962                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1963                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1964                          * IO request).
1965                          */
1966
1967                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1968                             hrtime_t, now);
1969
1970                         zio_interrupt(zio);
1971                 } else {
1972                         taskqid_t tid;
1973                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1974                         clock_t expire_at_tick = ddi_get_lbolt() +
1975                             NSEC_TO_TICK(diff);
1976
1977                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1978                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1979
1980                         if (NSEC_TO_TICK(diff) == 0) {
1981                                 /* Our delay is less than a jiffy - just spin */
1982                                 zfs_sleep_until(zio->io_target_timestamp);
1983                                 zio_interrupt(zio);
1984                         } else {
1985                                 /*
1986                                  * Use taskq_dispatch_delay() in the place of
1987                                  * OpenZFS's timeout_generic().
1988                                  */
1989                                 tid = taskq_dispatch_delay(system_taskq,
1990                                     (task_func_t *)zio_interrupt,
1991                                     zio, TQ_NOSLEEP, expire_at_tick);
1992                                 if (tid == TASKQID_INVALID) {
1993                                         /*
1994                                          * Couldn't allocate a task.  Just
1995                                          * finish the zio without a delay.
1996                                          */
1997                                         zio_interrupt(zio);
1998                                 }
1999                         }
2000                 }
2001                 return;
2002         }
2003 #endif
2004         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
2005         zio_interrupt(zio);
2006 }
2007
2008 static void
2009 zio_deadman_impl(zio_t *pio, int ziodepth)
2010 {
2011         zio_t *cio, *cio_next;
2012         zio_link_t *zl = NULL;
2013         vdev_t *vd = pio->io_vd;
2014
2015         if (zio_deadman_log_all || (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)) {
2016                 vdev_queue_t *vq = vd ? &vd->vdev_queue : NULL;
2017                 zbookmark_phys_t *zb = &pio->io_bookmark;
2018                 uint64_t delta = gethrtime() - pio->io_timestamp;
2019                 uint64_t failmode = spa_get_deadman_failmode(pio->io_spa);
2020
2021                 zfs_dbgmsg("slow zio[%d]: zio=%px timestamp=%llu "
2022                     "delta=%llu queued=%llu io=%llu "
2023                     "path=%s last=%llu "
2024                     "type=%d priority=%d flags=0x%x "
2025                     "stage=0x%x pipeline=0x%x pipeline-trace=0x%x "
2026                     "objset=%llu object=%llu level=%llu blkid=%llu "
2027                     "offset=%llu size=%llu error=%d",
2028                     ziodepth, pio, pio->io_timestamp,
2029                     delta, pio->io_delta, pio->io_delay,
2030                     vd ? vd->vdev_path : "NULL", vq ? vq->vq_io_complete_ts : 0,
2031                     pio->io_type, pio->io_priority, pio->io_flags,
2032                     pio->io_stage, pio->io_pipeline, pio->io_pipeline_trace,
2033                     zb->zb_objset, zb->zb_object, zb->zb_level, zb->zb_blkid,
2034                     pio->io_offset, pio->io_size, pio->io_error);
2035                 (void) zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DEADMAN,
2036                     pio->io_spa, vd, zb, pio, 0);
2037
2038                 if (failmode == ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE &&
2039                     taskq_empty_ent(&pio->io_tqent)) {
2040                         zio_interrupt(pio);
2041                 }
2042         }
2043
2044         mutex_enter(&pio->io_lock);
2045         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
2046                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
2047                 zio_deadman_impl(cio, ziodepth + 1);
2048         }
2049         mutex_exit(&pio->io_lock);
2050 }
2051
2052 /*
2053  * Log the critical information describing this zio and all of its children
2054  * using the zfs_dbgmsg() interface then post deadman event for the ZED.
2055  */
2056 void
2057 zio_deadman(zio_t *pio, char *tag)
2058 {
2059         spa_t *spa = pio->io_spa;
2060         char *name = spa_name(spa);
2061
2062         if (!zfs_deadman_enabled || spa_suspended(spa))
2063                 return;
2064
2065         zio_deadman_impl(pio, 0);
2066
2067         switch (spa_get_deadman_failmode(spa)) {
2068         case ZIO_FAILURE_MODE_WAIT:
2069                 zfs_dbgmsg("%s waiting for hung I/O to pool '%s'", tag, name);
2070                 break;
2071
2072         case ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE:
2073                 zfs_dbgmsg("%s restarting hung I/O for pool '%s'", tag, name);
2074                 break;
2075
2076         case ZIO_FAILURE_MODE_PANIC:
2077                 fm_panic("%s determined I/O to pool '%s' is hung.", tag, name);
2078                 break;
2079         }
2080 }
2081
2082 /*
2083  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
2084  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
2085  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
2086  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
2087  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
2088  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
2089  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
2090  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait_io().
2091  *
2092  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
2093  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
2094  */
2095 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
2096
2097 /*
2098  * zio_execute() is a wrapper around the static function
2099  * __zio_execute() so that we can force  __zio_execute() to be
2100  * inlined.  This reduces stack overhead which is important
2101  * because __zio_execute() is called recursively in several zio
2102  * code paths.  zio_execute() itself cannot be inlined because
2103  * it is externally visible.
2104  */
2105 void
2106 zio_execute(zio_t *zio)
2107 {
2108         fstrans_cookie_t cookie;
2109
2110         cookie = spl_fstrans_mark();
2111         __zio_execute(zio);
2112         spl_fstrans_unmark(cookie);
2113 }
2114
2115 /*
2116  * Used to determine if in the current context the stack is sized large
2117  * enough to allow zio_execute() to be called recursively.  A minimum
2118  * stack size of 16K is required to avoid needing to re-dispatch the zio.
2119  */
2120 static boolean_t
2121 zio_execute_stack_check(zio_t *zio)
2122 {
2123 #if !defined(HAVE_LARGE_STACKS)
2124         dsl_pool_t *dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
2125
2126         /* Executing in txg_sync_thread() context. */
2127         if (dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread)
2128                 return (B_TRUE);
2129
2130         /* Pool initialization outside of zio_taskq context. */
2131         if (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
2132             !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE) &&
2133             !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE_HIGH))
2134                 return (B_TRUE);
2135 #endif /* HAVE_LARGE_STACKS */
2136
2137         return (B_FALSE);
2138 }
2139
2140 __attribute__((always_inline))
2141 static inline void
2142 __zio_execute(zio_t *zio)
2143 {
2144         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
2145
2146         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
2147                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
2148                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
2149
2150                 zio->io_executor = curthread;
2151
2152                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
2153                 ASSERT(ISP2(stage));
2154                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
2155
2156                 do {
2157                         stage <<= 1;
2158                 } while ((stage & pipeline) == 0);
2159
2160                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
2161
2162                 /*
2163                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
2164                  * will grab a config lock that is held across I/O,
2165                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
2166                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
2167                  *
2168                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
2169                  * be sent to disk promptly.
2170                  */
2171                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
2172                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
2173                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
2174                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
2175                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
2176                         return;
2177                 }
2178
2179                 /*
2180                  * If the current context doesn't have large enough stacks
2181                  * the zio must be issued asynchronously to prevent overflow.
2182                  */
2183                 if (zio_execute_stack_check(zio)) {
2184                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
2185                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
2186                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
2187                         return;
2188                 }
2189
2190                 zio->io_stage = stage;
2191                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
2192
2193                 /*
2194                  * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
2195                  * (typically the same as this one), or NULL if we should
2196                  * stop.
2197                  */
2198                 zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
2199
2200                 if (zio == NULL)
2201                         return;
2202         }
2203 }
2204
2205
2206 /*
2207  * ==========================================================================
2208  * Initiate I/O, either sync or async
2209  * ==========================================================================
2210  */
2211 int
2212 zio_wait(zio_t *zio)
2213 {
2214         /*
2215          * Some routines, like zio_free_sync(), may return a NULL zio
2216          * to avoid the performance overhead of creating and then destroying
2217          * an unneeded zio.  For the callers' simplicity, we accept a NULL
2218          * zio and ignore it.
2219          */
2220         if (zio == NULL)
2221                 return (0);
2222
2223         long timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_ziotime_ms);
2224         int error;
2225
2226         ASSERT3S(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
2227         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
2228
2229         zio->io_waiter = curthread;
2230         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
2231         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2232
2233         __zio_execute(zio);
2234
2235         mutex_enter(&zio->io_lock);
2236         while (zio->io_executor != NULL) {
2237                 error = cv_timedwait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock,
2238                     ddi_get_lbolt() + timeout);
2239
2240                 if (zfs_deadman_enabled && error == -1 &&
2241                     gethrtime() - zio->io_queued_timestamp >
2242                     spa_deadman_ziotime(zio->io_spa)) {
2243                         mutex_exit(&zio->io_lock);
2244                         timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_checktime_ms);
2245                         zio_deadman(zio, FTAG);
2246                         mutex_enter(&zio->io_lock);
2247                 }
2248         }
2249         mutex_exit(&zio->io_lock);
2250
2251         error = zio->io_error;
2252         zio_destroy(zio);
2253
2254         return (error);
2255 }
2256
2257 void
2258 zio_nowait(zio_t *zio)
2259 {
2260         /*
2261          * See comment in zio_wait().
2262          */
2263         if (zio == NULL)
2264                 return;
2265
2266         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
2267
2268         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
2269             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
2270                 zio_t *pio;
2271
2272                 /*
2273                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
2274                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
2275                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
2276                  */
2277                 spa_t *spa = zio->io_spa;
2278                 kpreempt_disable();
2279                 pio = spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID];
2280                 kpreempt_enable();
2281
2282                 zio_add_child(pio, zio);
2283         }
2284
2285         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
2286         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2287         __zio_execute(zio);
2288 }
2289
2290 /*
2291  * ==========================================================================
2292  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
2293  * ==========================================================================
2294  */
2295
2296 static void
2297 zio_reexecute(zio_t *pio)
2298 {
2299         zio_t *cio, *cio_next;
2300
2301         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2302         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
2303         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
2304         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
2305
2306         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
2307         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
2308         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
2309         pio->io_reexecute = 0;
2310         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
2311         pio->io_pipeline_trace = 0;
2312         pio->io_error = 0;
2313         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2314                 pio->io_state[w] = 0;
2315         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2316                 pio->io_child_error[c] = 0;
2317
2318         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
2319                 BP_ZERO(pio->io_bp);
2320
2321         /*
2322          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
2323          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
2324          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
2325          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
2326          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
2327          */
2328         zio_link_t *zl = NULL;
2329         mutex_enter(&pio->io_lock);
2330         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
2331                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
2332                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2333                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
2334                 mutex_exit(&pio->io_lock);
2335                 zio_reexecute(cio);
2336                 mutex_enter(&pio->io_lock);
2337         }
2338         mutex_exit(&pio->io_lock);
2339
2340         /*
2341          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
2342          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
2343          * responsibility of the caller to wait on it.
2344          */
2345         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
2346                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2347                 __zio_execute(pio);
2348         }
2349 }
2350
2351 void
2352 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio, zio_suspend_reason_t reason)
2353 {
2354         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
2355                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
2356                     "failure and the failure mode property for this pool "
2357                     "is set to panic.", spa_name(spa));
2358
2359         cmn_err(CE_WARN, "Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
2360             "failure and has been suspended.\n", spa_name(spa));
2361
2362         (void) zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL,
2363             NULL, NULL, 0);
2364
2365         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2366
2367         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
2368                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
2369                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
2370                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
2371
2372         spa->spa_suspended = reason;
2373
2374         if (zio != NULL) {
2375                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
2376                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
2377                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2378                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
2379                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
2380                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
2381         }
2382
2383         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2384 }
2385
2386 int
2387 zio_resume(spa_t *spa)
2388 {
2389         zio_t *pio;
2390
2391         /*
2392          * Reexecute all previously suspended i/o.
2393          */
2394         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2395         spa->spa_suspended = ZIO_SUSPEND_NONE;
2396         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
2397         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
2398         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
2399         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2400
2401         if (pio == NULL)
2402                 return (0);
2403
2404         zio_reexecute(pio);
2405         return (zio_wait(pio));
2406 }
2407
2408 void
2409 zio_resume_wait(spa_t *spa)
2410 {
2411         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2412         while (spa_suspended(spa))
2413                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
2414         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2415 }
2416
2417 /*
2418  * ==========================================================================
2419  * Gang blocks.
2420  *
2421  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
2422  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
2423  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
2424  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
2425  * block from smaller fragments.
2426  *
2427  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
2428  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
2429  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
2430  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
2431  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
2432  *
2433  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
2434  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
2435  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
2436  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
2437  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
2438  *
2439  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
2440  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
2441  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
2442  * The root of the gang tree is called the gang leader.
2443  *
2444  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
2445  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
2446  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
2447  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
2448  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
2449  * bps for every constituent of the gang block.
2450  *
2451  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2452  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2453  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2454  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2455  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2456  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2457  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2458  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2459  * gang header's blk_cksum as described above.
2460  *
2461  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2462  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2463  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2464  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2465  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2466  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2467  *
2468  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2469  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2470  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2471  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2472  *
2473  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2474  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2475  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2476  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2477  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2478  *
2479  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2480  * ==========================================================================
2481  */
2482
2483 static void
2484 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2485 {
2486         abd_put(zio->io_abd);
2487 }
2488
2489 static zio_t *
2490 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2491     uint64_t offset)
2492 {
2493         if (gn != NULL)
2494                 return (pio);
2495
2496         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2497             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2498             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2499             &pio->io_bookmark));
2500 }
2501
2502 static zio_t *
2503 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2504     uint64_t offset)
2505 {
2506         zio_t *zio;
2507
2508         if (gn != NULL) {
2509                 abd_t *gbh_abd =
2510                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2511                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2512                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2513                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2514                     &pio->io_bookmark);
2515                 /*
2516                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2517                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2518                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2519                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2520                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2521                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2522                  * this is just good hygiene.)
2523                  */
2524                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2525                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2526
2527                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2528                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2529
2530                         abd_put(buf);
2531                 }
2532                 /*
2533                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2534                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2535                  */
2536                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2537                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2538         } else {
2539                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2540                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2541                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2542                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2543         }
2544
2545         return (zio);
2546 }
2547
2548 /* ARGSUSED */
2549 static zio_t *
2550 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2551     uint64_t offset)
2552 {
2553         zio_t *zio = zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2554             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio));
2555         if (zio == NULL) {
2556                 zio = zio_null(pio, pio->io_spa,
2557                     NULL, NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio));
2558         }
2559         return (zio);
2560 }
2561
2562 /* ARGSUSED */
2563 static zio_t *
2564 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2565     uint64_t offset)
2566 {
2567         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2568             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2569 }
2570
2571 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2572         NULL,
2573         zio_read_gang,
2574         zio_rewrite_gang,
2575         zio_free_gang,
2576         zio_claim_gang,
2577         NULL
2578 };
2579
2580 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2581
2582 static zio_gang_node_t *
2583 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2584 {
2585         zio_gang_node_t *gn;
2586
2587         ASSERT(*gnpp == NULL);
2588
2589         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2590         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2591         *gnpp = gn;
2592
2593         return (gn);
2594 }
2595
2596 static void
2597 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2598 {
2599         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2600
2601         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2602                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2603
2604         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2605         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2606         *gnpp = NULL;
2607 }
2608
2609 static void
2610 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2611 {
2612         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2613
2614         if (gn == NULL)
2615                 return;
2616
2617         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2618                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2619
2620         zio_gang_node_free(gnpp);
2621 }
2622
2623 static void
2624 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2625 {
2626         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2627         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2628
2629         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2630         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2631
2632         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2633             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2634             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2635 }
2636
2637 static void
2638 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2639 {
2640         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2641         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2642         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2643
2644         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2645         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2646
2647         if (zio->io_error)
2648                 return;
2649
2650         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2651         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2652                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2653
2654         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2655         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2656         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2657
2658         abd_put(zio->io_abd);
2659
2660         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2661                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2662                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2663                         continue;
2664                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2665         }
2666 }
2667
2668 static void
2669 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2670     uint64_t offset)
2671 {
2672         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2673         zio_t *zio;
2674
2675         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2676         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2677         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2678
2679         /*
2680          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2681          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2682          */
2683         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2684
2685         if (gn != NULL) {
2686                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2687
2688                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2689                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2690                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2691                                 continue;
2692                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2693                             offset);
2694                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2695                 }
2696         }
2697
2698         if (gn == gio->io_gang_tree)
2699                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2700
2701         if (zio != pio)
2702                 zio_nowait(zio);
2703 }
2704
2705 static zio_t *
2706 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2707 {
2708         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2709
2710         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2711         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2712
2713         zio->io_gang_leader = zio;
2714
2715         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2716
2717         return (zio);
2718 }
2719
2720 static zio_t *
2721 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2722 {
2723         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2724
2725         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2726                 return (NULL);
2727         }
2728
2729         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2730         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2731
2732         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2733                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2734                     0);
2735         else
2736                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2737
2738         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2739
2740         return (zio);
2741 }
2742
2743 static void
2744 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2745 {
2746         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2747         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2748         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2749         uint64_t asize;
2750         zio_t *gio __maybe_unused = zio->io_gang_leader;
2751
2752         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2753                 return;
2754
2755         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2756
2757         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2758         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2759         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2760         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2761         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2762
2763         mutex_enter(&pio->io_lock);
2764         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2765                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2766                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2767                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2768                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2769         }
2770         mutex_exit(&pio->io_lock);
2771 }
2772
2773 static void
2774 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2775 {
2776         /*
2777          * The io_abd field will be NULL for a zio with no data.  The io_flags
2778          * will initially have the ZIO_FLAG_NODATA bit flag set, but we can't
2779          * check for it here as it is cleared in zio_ready.
2780          */
2781         if (zio->io_abd != NULL)
2782                 abd_put(zio->io_abd);
2783 }
2784
2785 static zio_t *
2786 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2787 {
2788         spa_t *spa = pio->io_spa;
2789         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2790         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2791         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2792         zio_t *zio;
2793         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2794         zio_gbh_phys_t *gbh;
2795         abd_t *gbh_abd;
2796         uint64_t txg = pio->io_txg;
2797         uint64_t resid = pio->io_size;
2798         uint64_t lsize;
2799         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2800         int gbh_copies;
2801         zio_prop_t zp;
2802         int error;
2803         boolean_t has_data = !(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA);
2804
2805         /*
2806          * encrypted blocks need DVA[2] free so encrypted gang headers can't
2807          * have a third copy.
2808          */
2809         gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2810         if (gio->io_prop.zp_encrypt && gbh_copies >= SPA_DVAS_PER_BP)
2811                 gbh_copies = SPA_DVAS_PER_BP - 1;
2812
2813         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2814         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2815                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2816                 ASSERT(has_data);
2817
2818                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2819                 VERIFY(zfs_refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2820                     pio));
2821
2822                 /*
2823                  * The logical zio has already placed a reservation for
2824                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2825                  * additional copies. These additional copies
2826                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2827                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2828                  * additional reservations for gang blocks.
2829                  */
2830                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2831                     pio->io_allocator, pio, flags));
2832         }
2833
2834         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2835             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2836             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2837         if (error) {
2838                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2839                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2840                         ASSERT(has_data);
2841
2842                         /*
2843                          * If we failed to allocate the gang block header then
2844                          * we remove any additional allocation reservations that
2845                          * we placed here. The original reservation will
2846                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2847                          * stage.
2848                          */
2849                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2850                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2851                 }
2852
2853                 pio->io_error = error;
2854                 return (pio);
2855         }
2856
2857         if (pio == gio) {
2858                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2859         } else {
2860                 gnpp = pio->io_private;
2861                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2862         }
2863
2864         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2865         gbh = gn->gn_gbh;
2866         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2867         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2868
2869         /*
2870          * Create the gang header.
2871          */
2872         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2873             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2874             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2875
2876         /*
2877          * Create and nowait the gang children.
2878          */
2879         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2880                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2881                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2882                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2883
2884                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2885                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2886                 zp.zp_complevel = gio->io_prop.zp_complevel;
2887                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2888                 zp.zp_level = 0;
2889                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2890                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2891                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2892                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2893                 zp.zp_encrypt = gio->io_prop.zp_encrypt;
2894                 zp.zp_byteorder = gio->io_prop.zp_byteorder;
2895                 bzero(zp.zp_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
2896                 bzero(zp.zp_iv, ZIO_DATA_IV_LEN);
2897                 bzero(zp.zp_mac, ZIO_DATA_MAC_LEN);
2898
2899                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2900                     has_data ? abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size -
2901                     resid) : NULL, lsize, lsize, &zp,
2902                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2903                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2904                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2905
2906                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2907                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2908                         ASSERT(has_data);
2909
2910                         /*
2911                          * Gang children won't throttle but we should
2912                          * account for their work, so reserve an allocation
2913                          * slot for them here.
2914                          */
2915                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2916                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2917                 }
2918                 zio_nowait(cio);
2919         }
2920
2921         /*
2922          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2923          */
2924         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2925
2926         /*
2927          * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
2928          */
2929         pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
2930
2931         zio_nowait(zio);
2932
2933         return (pio);
2934 }
2935
2936 /*
2937  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2938  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2939  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2940  * mutually exclusive with dedup.
2941  *
2942  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2943  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2944  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2945  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2946  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2947  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2948  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2949  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2950  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2951  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2952  * themselves remain secret.
2953  */
2954 static zio_t *
2955 zio_nop_write(zio_t *zio)
2956 {
2957         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2958         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2959         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2960
2961         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2962         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2963         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2964         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2965         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2966         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2967
2968         /*
2969          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2970          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2971          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2972          * allocate a new bp.
2973          */
2974         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2975             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2976             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2977             BP_IS_ENCRYPTED(bp) || BP_IS_ENCRYPTED(bp_orig) ||
2978             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2979             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2980             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2981             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2982                 return (zio);
2983
2984         /*
2985          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2986          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2987          */
2988         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2989                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2990                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2991                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2992                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2993                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2994                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2995                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2996
2997                 /*
2998                  * If we're overwriting a block that is currently on an
2999                  * indirect vdev, then ignore the nopwrite request and
3000                  * allow a new block to be allocated on a concrete vdev.
3001                  */
3002                 spa_config_enter(zio->io_spa, SCL_VDEV, FTAG, RW_READER);
3003                 vdev_t *tvd = vdev_lookup_top(zio->io_spa,
3004                     DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[0]));
3005                 if (tvd->vdev_ops == &vdev_indirect_ops) {
3006                         spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_VDEV, FTAG);
3007                         return (zio);
3008                 }
3009                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_VDEV, FTAG);
3010
3011                 *bp = *bp_orig;
3012                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3013                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
3014         }
3015
3016         return (zio);
3017 }
3018
3019 /*
3020  * ==========================================================================
3021  * Dedup
3022  * ==========================================================================
3023  */
3024 static void
3025 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
3026 {
3027         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3028         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3029         ddt_phys_t *ddp;
3030         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
3031
3032         mutex_enter(&pio->io_lock);
3033         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
3034         if (zio->io_error == 0)
3035                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
3036
3037         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
3038                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
3039         else
3040                 abd_free(zio->io_abd);
3041         mutex_exit(&pio->io_lock);
3042 }
3043
3044 static zio_t *
3045 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
3046 {
3047         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3048
3049         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3050         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
3051         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3052
3053         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
3054                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
3055                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
3056                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
3057                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
3058                 blkptr_t blk;
3059
3060                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
3061                 zio->io_vsd = dde;
3062
3063                 if (ddp_self == NULL)
3064                         return (zio);
3065
3066                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
3067                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
3068                                 continue;
3069                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
3070                             &blk);
3071                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
3072                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
3073                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
3074                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
3075                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
3076                 }
3077                 return (zio);
3078         }
3079
3080         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
3081             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
3082             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
3083
3084         return (zio);
3085 }
3086
3087 static zio_t *
3088 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
3089 {
3090         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3091
3092         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3093                 return (NULL);
3094         }
3095
3096         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3097         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
3098         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3099
3100         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
3101                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
3102                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
3103                 if (ddt == NULL) {
3104                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
3105                         return (zio);
3106                 }
3107                 if (dde == NULL) {
3108                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
3109                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
3110                         return (NULL);
3111                 }
3112                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
3113                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
3114                             zio->io_size);
3115                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
3116                 }
3117                 ddt_repair_done(ddt, dde);
3118                 zio->io_vsd = NULL;
3119         }
3120
3121         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
3122
3123         return (zio);
3124 }
3125
3126 static boolean_t
3127 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
3128 {
3129         spa_t *spa = zio->io_spa;
3130         boolean_t do_raw = !!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
3131
3132         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
3133
3134         /*
3135          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
3136          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
3137          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
3138          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
3139          * However, we should never get a raw, override zio so in these
3140          * cases we can compare the io_abd directly. This is useful because
3141          * it allows us to do dedup verification even if we don't have access
3142          * to the original data (for instance, if the encryption keys aren't
3143          * loaded).
3144          */
3145
3146         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
3147                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
3148
3149                 if (lio != NULL && do_raw) {
3150                         return (lio->io_size != zio->io_size ||
3151                             abd_cmp(zio->io_abd, lio->io_abd) != 0);
3152                 } else if (lio != NULL) {
3153                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
3154                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd) != 0);
3155                 }
3156         }
3157
3158         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
3159                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3160
3161                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0 && do_raw) {
3162                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
3163                         uint64_t psize;
3164                         abd_t *tmpabd;
3165                         int error;
3166
3167                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
3168                         psize = BP_GET_PSIZE(&blk);
3169
3170                         if (psize != zio->io_size)
3171                                 return (B_TRUE);
3172
3173                         ddt_exit(ddt);
3174
3175                         tmpabd = abd_alloc_for_io(psize, B_TRUE);
3176
3177                         error = zio_wait(zio_read(NULL, spa, &blk, tmpabd,
3178                             psize, NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
3179                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
3180                             ZIO_FLAG_RAW, &zio->io_bookmark));
3181
3182                         if (error == 0) {
3183                                 if (abd_cmp(tmpabd, zio->io_abd) != 0)
3184                                         error = SET_ERROR(ENOENT);
3185                         }
3186
3187                         abd_free(tmpabd);
3188                         ddt_enter(ddt);
3189                         return (error != 0);
3190                 } else if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
3191                         arc_buf_t *abuf = NULL;
3192                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
3193                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
3194                         int error;
3195
3196                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
3197
3198                         if (BP_GET_LSIZE(&blk) != zio->io_orig_size)
3199                                 return (B_TRUE);
3200
3201                         ddt_exit(ddt);
3202
3203                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
3204                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
3205                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
3206                             &aflags, &zio->io_bookmark);
3207
3208                         if (error == 0) {
3209                                 if (abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
3210                                     zio->io_orig_size) != 0)
3211                                         error = SET_ERROR(ENOENT);
3212                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
3213                         }
3214
3215                         ddt_enter(ddt);
3216                         return (error != 0);
3217                 }
3218         }
3219
3220         return (B_FALSE);
3221 }
3222
3223 static void
3224 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
3225 {
3226         int p = zio->io_prop.zp_copies;
3227         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
3228         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3229         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3230         zio_t *pio;
3231
3232         if (zio->io_error)
3233                 return;
3234
3235         ddt_enter(ddt);
3236
3237         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3238
3239         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
3240
3241         zio_link_t *zl = NULL;
3242         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
3243                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
3244
3245         ddt_exit(ddt);
3246 }
3247
3248 static void
3249 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
3250 {
3251         int p = zio->io_prop.zp_copies;
3252         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
3253         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3254         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3255
3256         ddt_enter(ddt);
3257
3258         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
3259         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3260         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
3261
3262         if (zio->io_error == 0) {
3263                 zio_link_t *zl = NULL;
3264                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
3265                         ddt_phys_addref(ddp);
3266         } else {
3267                 ddt_phys_clear(ddp);
3268         }
3269
3270         ddt_exit(ddt);
3271 }
3272
3273 static zio_t *
3274 zio_ddt_write(zio_t *zio)
3275 {
3276         spa_t *spa = zio->io_spa;
3277         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3278         uint64_t txg = zio->io_txg;
3279         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
3280         int p = zp->zp_copies;
3281         zio_t *cio = NULL;
3282         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
3283         ddt_entry_t *dde;
3284         ddt_phys_t *ddp;
3285
3286         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3287         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
3288         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
3289         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
3290
3291         ddt_enter(ddt);
3292         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
3293         ddp = &dde->dde_phys[p];
3294
3295         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
3296                 /*
3297                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
3298                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
3299                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
3300                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
3301                  */
3302                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
3303                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
3304                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
3305                         zio_pop_transforms(zio);
3306                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
3307                         BP_ZERO(bp);
3308                 } else {
3309                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
3310                         BP_SET_DEDUP(bp, B_FALSE);
3311                 }
3312                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
3313                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
3314                 ddt_exit(ddt);
3315                 return (zio);
3316         }
3317
3318         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
3319                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
3320                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
3321                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
3322                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
3323                 else
3324                         ddt_phys_addref(ddp);
3325         } else if (zio->io_bp_override) {
3326                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
3327                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
3328                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
3329                 ddt_phys_addref(ddp);
3330         } else {
3331                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
3332                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
3333                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
3334                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
3335                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
3336
3337                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
3338                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
3339         }
3340
3341         ddt_exit(ddt);
3342
3343         zio_nowait(cio);
3344
3345         return (zio);
3346 }
3347
3348 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
3349
3350 static zio_t *
3351 zio_ddt_free(zio_t *zio)
3352 {
3353         spa_t *spa = zio->io_spa;
3354         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3355         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
3356         ddt_entry_t *dde;
3357         ddt_phys_t *ddp;
3358
3359         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3360         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3361
3362         ddt_enter(ddt);
3363         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
3364         if (dde) {
3365                 ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
3366                 if (ddp)
3367                         ddt_phys_decref(ddp);
3368         }
3369         ddt_exit(ddt);
3370
3371         return (zio);
3372 }
3373
3374 /*
3375  * ==========================================================================
3376  * Allocate and free blocks
3377  * ==========================================================================
3378  */
3379
3380 static zio_t *
3381 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
3382 {
3383         zio_t *zio;
3384
3385         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
3386
3387         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
3388         if (zio == NULL)
3389                 return (NULL);
3390
3391         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3392
3393         /*
3394          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
3395          * reserve then we throttle.
3396          */
3397         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
3398         if (!metaslab_class_throttle_reserve(zio->io_metaslab_class,
3399             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
3400                 return (NULL);
3401         }
3402
3403         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
3404         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
3405
3406         return (zio);
3407 }
3408
3409 static zio_t *
3410 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
3411 {
3412         spa_t *spa = zio->io_spa;
3413         zio_t *nio;
3414         metaslab_class_t *mc;
3415
3416         /* locate an appropriate allocation class */
3417         mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size, zio->io_prop.zp_type,
3418             zio->io_prop.zp_level, zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
3419
3420         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
3421             !mc->mc_alloc_throttle_enabled ||
3422             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
3423             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3424                 return (zio);
3425         }
3426
3427         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3428
3429         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
3430         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3431
3432         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
3433         /*
3434          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
3435          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
3436          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
3437          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
3438          * level, and region to accomplish both of these goals.
3439          */
3440         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
3441             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
3442         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3443         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3444         zio->io_metaslab_class = mc;
3445         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
3446         nio = zio_io_to_allocate(spa, zio->io_allocator);
3447         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3448         return (nio);
3449 }
3450
3451 static void
3452 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
3453 {
3454         zio_t *zio;
3455
3456         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3457         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3458         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3459         if (zio == NULL)
3460                 return;
3461
3462         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3463         ASSERT0(zio->io_error);
3464         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3465 }
3466
3467 static zio_t *
3468 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3469 {
3470         spa_t *spa = zio->io_spa;
3471         metaslab_class_t *mc;
3472         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3473         int error;
3474         int flags = 0;
3475
3476         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3477                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3478                 zio->io_gang_leader = zio;
3479         }
3480
3481         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3482         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3483         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3484         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3485         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3486
3487         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
3488         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA)
3489                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3490         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
3491                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3492         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE)
3493                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3494
3495         /*
3496          * if not already chosen, locate an appropriate allocation class
3497          */
3498         mc = zio->io_metaslab_class;
3499         if (mc == NULL) {
3500                 mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size,
3501                     zio->io_prop.zp_type, zio->io_prop.zp_level,
3502                     zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
3503                 zio->io_metaslab_class = mc;
3504         }
3505
3506         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3507             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3508             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3509
3510         /*
3511          * Fallback to normal class when an alloc class is full
3512          */
3513         if (error == ENOSPC && mc != spa_normal_class(spa)) {
3514                 /*
3515                  * If throttling, transfer reservation over to normal class.
3516                  * The io_allocator slot can remain the same even though we
3517                  * are switching classes.
3518                  */
3519                 if (mc->mc_alloc_throttle_enabled &&
3520                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING)) {
3521                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
3522                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3523                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
3524
3525                         mc = spa_normal_class(spa);
3526                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
3527                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio,
3528                             flags | METASLAB_MUST_RESERVE));
3529                 } else {
3530                         mc = spa_normal_class(spa);
3531                 }
3532                 zio->io_metaslab_class = mc;
3533
3534                 error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3535                     zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3536                     &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3537         }
3538
3539         if (error != 0) {
3540                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %px, "
3541                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3542                     error);
3543                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3544                         return (zio_write_gang_block(zio));
3545                 zio->io_error = error;
3546         }
3547
3548         return (zio);
3549 }
3550
3551 static zio_t *
3552 zio_dva_free(zio_t *zio)
3553 {
3554         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3555
3556         return (zio);
3557 }
3558
3559 static zio_t *
3560 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3561 {
3562         int error;
3563
3564         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3565         if (error)
3566                 zio->io_error = error;
3567
3568         return (zio);
3569 }
3570
3571 /*
3572  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3573  * and we want to give back the block we just allocated.
3574  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3575  */
3576 static void
3577 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3578 {
3579         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3580         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3581
3582         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3583                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3584
3585         if (gn != NULL) {
3586                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3587                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3588                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3589                 }
3590         }
3591 }
3592
3593 /*
3594  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3595  */
3596 int
3597 zio_alloc_zil(spa_t *spa, objset_t *os, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3598     uint64_t size, boolean_t *slog)
3599 {
3600         int error = 1;
3601         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3602
3603         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3604
3605         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3606
3607         /*
3608          * Block pointer fields are useful to metaslabs for stats and debugging.
3609          * Fill in the obvious ones before calling into metaslab_alloc().
3610          */
3611         BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3612         BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3613         BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3614
3615         /*
3616          * When allocating a zil block, we don't have information about
3617          * the final destination of the block except the objset it's part
3618          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3619          * some parallelism.
3620          */
3621         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3622             txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE, &io_alloc_list, NULL,
3623             cityhash4(0, 0, 0, os->os_dsl_dataset->ds_object) %
3624             spa->spa_alloc_count);
3625         if (error == 0) {
3626                 *slog = TRUE;
3627         } else {
3628                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3629                     new_bp, 1, txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE,
3630                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0,
3631                     os->os_dsl_dataset->ds_object) % spa->spa_alloc_count);
3632                 if (error == 0)
3633                         *slog = FALSE;
3634         }
3635         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3636
3637         if (error == 0) {
3638                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3639                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3640                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3641                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3642                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3643                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3644                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3645                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3646                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3647                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3648
3649                 /*
3650                  * encrypted blocks will require an IV and salt. We generate
3651                  * these now since we will not be rewriting the bp at
3652                  * rewrite time.
3653                  */
3654                 if (os->os_encrypted) {
3655                         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
3656                         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
3657
3658                         BP_SET_CRYPT(new_bp, B_TRUE);
3659                         VERIFY0(spa_crypt_get_salt(spa,
3660                             dmu_objset_id(os), salt));
3661                         VERIFY0(zio_crypt_generate_iv(iv));
3662
3663                         zio_crypt_encode_params_bp(new_bp, salt, iv);
3664                 }
3665         } else {
3666                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3667                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3668         }
3669
3670         return (error);
3671 }
3672
3673 /*
3674  * ==========================================================================
3675  * Read and write to physical devices
3676  * ==========================================================================
3677  */
3678
3679 /*
3680  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3681  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3682  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3683  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3684  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3685  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3686  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3687  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3688  */
3689 static zio_t *
3690 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3691 {
3692         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3693         uint64_t align;
3694         spa_t *spa = zio->io_spa;
3695
3696         zio->io_delay = 0;
3697
3698         ASSERT(zio->io_error == 0);
3699         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3700
3701         if (vd == NULL) {
3702                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3703                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3704
3705                 /*
3706                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3707                  */
3708                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3709                 return (NULL);
3710         }
3711
3712         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3713         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3714                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3715
3716                 /*
3717                  * Note: the code can handle other kinds of writes,
3718                  * but we don't expect them.
3719                  */
3720                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3721                         ASSERT(zio->io_flags &
3722                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3723                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3724                 }
3725         }
3726
3727         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3728
3729         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3730             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3731                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3732                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3733                 abd_t *abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3734                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3735                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3736                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3737                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3738                 }
3739                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
3740         }
3741
3742         /*
3743          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3744          * before proceeding.
3745          */
3746         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3747                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3748                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3749         } else {
3750                 /*
3751                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
3752                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
3753                  */
3754                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
3755                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
3756         }
3757
3758         VERIFY(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || spa_writeable(spa));
3759
3760         /*
3761          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3762          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3763          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3764          * This prevents spurious resilvering.
3765          *
3766          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3767          * resilver i/os:
3768          *
3769          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3770          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3771          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3772          * DTLs.
3773          *
3774          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3775          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3776          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3777          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3778          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3779          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3780          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3781          * as we work our way down the vdev tree.
3782          *
3783          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3784          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3785          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3786          *
3787          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3788          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3789          * will be properly bypassed instead.
3790          */
3791         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3792             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3793             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3794             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3795             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3796                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3797                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3798                 return (zio);
3799         }
3800
3801         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3802             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_TRIM)) {
3803
3804                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
3805                         return (zio);
3806
3807                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3808                         return (NULL);
3809
3810                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3811                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3812                         zio_interrupt(zio);
3813                         return (NULL);
3814                 }
3815                 zio->io_delay = gethrtime();
3816         }
3817
3818         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3819         return (NULL);
3820 }
3821
3822 static zio_t *
3823 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3824 {
3825         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3826         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3827         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3828
3829         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3830                 return (NULL);
3831         }
3832
3833         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3834             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_TRIM);
3835
3836         if (zio->io_delay)
3837                 zio->io_delay = gethrtime() - zio->io_delay;
3838
3839         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3840
3841                 vdev_queue_io_done(zio);
3842
3843                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3844                         vdev_cache_write(zio);
3845
3846                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3847                         zio->io_error = zio_handle_device_injections(vd, zio,
3848                             EIO, EILSEQ);
3849
3850                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3851                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3852
3853                 if (zio->io_error && zio->io_type != ZIO_TYPE_TRIM) {
3854                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3855                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3856                         } else {
3857                                 unexpected_error = B_TRUE;
3858                         }
3859                 }
3860         }
3861
3862         ops->vdev_op_io_done(zio);
3863
3864         if (unexpected_error)
3865                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3866
3867         return (zio);
3868 }
3869
3870 /*
3871  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3872  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3873  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3874  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3875  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3876  */
3877 void
3878 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3879 {
3880         zio_t *cio, *cio_next;
3881         zio_link_t *zl = NULL;
3882
3883         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3884
3885         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3886                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3887         } else {
3888                 pio->io_priority = priority;
3889         }
3890
3891         mutex_enter(&pio->io_lock);
3892         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3893                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3894                 zio_change_priority(cio, priority);
3895         }
3896         mutex_exit(&pio->io_lock);
3897 }
3898
3899 /*
3900  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3901  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3902  */
3903 static void
3904 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3905     const abd_t *good_buf)
3906 {
3907         /* no processing needed */
3908         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3909 }
3910
3911 /*ARGSUSED*/
3912 void
3913 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3914 {
3915         void *abd = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, zio->io_size);
3916
3917         abd_copy(abd, zio->io_abd, zio->io_size);
3918
3919         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3920         zcr->zcr_cbdata = abd;
3921         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3922         zcr->zcr_free = zio_abd_free;
3923 }
3924
3925 static zio_t *
3926 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3927 {
3928         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3929
3930         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3931                 return (NULL);
3932         }
3933
3934         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3935                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3936
3937         if (zio->io_vsd != NULL) {
3938                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3939                 zio->io_vsd = NULL;
3940         }
3941
3942         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3943                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3944
3945         /*
3946          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3947          *
3948          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3949          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3950          */
3951         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3952             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3953                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3954                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3955                 zio->io_error = 0;
3956                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3957                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3958                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3959                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3960                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3961                 return (NULL);
3962         }
3963
3964         /*
3965          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3966          * if the device is not accessible at all.
3967          */
3968         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3969             !vdev_accessible(vd, zio))
3970                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3971
3972         /*
3973          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3974          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3975          */
3976         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3977             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3978                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3979         }
3980
3981         /*
3982          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3983          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent
3984          * boolean flag so that we don't bother with it in the future.
3985          */
3986         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3987             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3988             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3989                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3990
3991         if (zio->io_error)
3992                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3993
3994         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3995             zio->io_physdone != NULL) {
3996                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3997                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3998                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3999         }
4000
4001         return (zio);
4002 }
4003
4004 void
4005 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
4006 {
4007         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
4008         ASSERT(zio->io_error == 0);
4009
4010         zio->io_stage >>= 1;
4011 }
4012
4013 void
4014 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
4015 {
4016         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
4017
4018         zio->io_stage >>= 1;
4019 }
4020
4021 void
4022 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
4023 {
4024         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
4025         ASSERT(zio->io_error == 0);
4026
4027         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
4028         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
4029 }
4030
4031 /*
4032  * ==========================================================================
4033  * Encrypt and store encryption parameters
4034  * ==========================================================================
4035  */
4036
4037
4038 /*
4039  * This function is used for ZIO_STAGE_ENCRYPT. It is responsible for
4040  * managing the storage of encryption parameters and passing them to the
4041  * lower-level encryption functions.
4042  */
4043 static zio_t *
4044 zio_encrypt(zio_t *zio)
4045 {
4046         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
4047         spa_t *spa = zio->io_spa;
4048         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4049         uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
4050         uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
4051         dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
4052         void *enc_buf = NULL;
4053         abd_t *eabd = NULL;
4054         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
4055         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
4056         uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
4057         boolean_t no_crypt = B_FALSE;
4058
4059         /* the root zio already encrypted the data */
4060         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
4061                 return (zio);
4062
4063         /* only ZIL blocks are re-encrypted on rewrite */
4064         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio) && ot != DMU_OT_INTENT_LOG)
4065                 return (zio);
4066
4067         if (!(zp->zp_encrypt || BP_IS_ENCRYPTED(bp))) {
4068                 BP_SET_CRYPT(bp, B_FALSE);
4069                 return (zio);
4070         }
4071
4072         /* if we are doing raw encryption set the provided encryption params */
4073         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) {
4074                 ASSERT0(BP_GET_LEVEL(bp));
4075                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4076                 BP_SET_BYTEORDER(bp, zp->zp_byteorder);
4077                 if (ot != DMU_OT_OBJSET)
4078                         zio_crypt_encode_mac_bp(bp, zp->zp_mac);
4079
4080                 /* dnode blocks must be written out in the provided byteorder */
4081                 if (zp->zp_byteorder != ZFS_HOST_BYTEORDER &&
4082                     ot == DMU_OT_DNODE) {
4083                         void *bswap_buf = zio_buf_alloc(psize);
4084                         abd_t *babd = abd_get_from_buf(bswap_buf, psize);
4085
4086                         ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
4087                         abd_copy_to_buf(bswap_buf, zio->io_abd, psize);
4088                         dmu_ot_byteswap[DMU_OT_BYTESWAP(ot)].ob_func(bswap_buf,
4089                             psize);
4090
4091                         abd_take_ownership_of_buf(babd, B_TRUE);
4092                         zio_push_transform(zio, babd, psize, psize, NULL);
4093                 }
4094
4095                 if (DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot))
4096                         zio_crypt_encode_params_bp(bp, zp->zp_salt, zp->zp_iv);
4097                 return (zio);
4098         }
4099
4100         /* indirect blocks only maintain a cksum of the lower level MACs */
4101         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0) {
4102                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4103                 VERIFY0(zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_TRUE,
4104                     zio->io_orig_abd, BP_GET_LSIZE(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
4105                     mac));
4106                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
4107                 return (zio);
4108         }
4109
4110         /*
4111          * Objset blocks are a special case since they have 2 256-bit MACs
4112          * embedded within them.
4113          */
4114         if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
4115                 ASSERT0(DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot));
4116                 ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
4117                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4118                 VERIFY0(spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
4119                     zio->io_abd, psize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)));
4120                 return (zio);
4121         }
4122
4123         /* unencrypted object types are only authenticated with a MAC */
4124         if (!DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot)) {
4125                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4126                 VERIFY0(spa_do_crypt_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
4127                     zio->io_abd, psize, mac));
4128                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
4129                 return (zio);
4130         }
4131
4132         /*
4133          * Later passes of sync-to-convergence may decide to rewrite data
4134          * in place to avoid more disk reallocations. This presents a problem
4135          * for encryption because this constitutes rewriting the new data with
4136          * the same encryption key and IV. However, this only applies to blocks
4137          * in the MOS (particularly the spacemaps) and we do not encrypt the
4138          * MOS. We assert that the zio is allocating or an intent log write
4139          * to enforce this.
4140          */
4141         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio) || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
4142         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0 || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
4143         ASSERT(spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_ENCRYPTION));
4144         ASSERT3U(psize, !=, 0);
4145
4146         enc_buf = zio_buf_alloc(psize);
4147         eabd = abd_get_from_buf(enc_buf, psize);
4148         abd_take_ownership_of_buf(eabd, B_TRUE);
4149
4150         /*
4151          * For an explanation of what encryption parameters are stored
4152          * where, see the block comment in zio_crypt.c.
4153          */
4154         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
4155                 zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
4156         } else {
4157                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4158         }
4159
4160         /* Perform the encryption. This should not fail */
4161         VERIFY0(spa_do_crypt_abd(B_TRUE, spa, &zio->io_bookmark,
4162             BP_GET_TYPE(bp), BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
4163             salt, iv, mac, psize, zio->io_abd, eabd, &no_crypt));
4164
4165         /* encode encryption metadata into the bp */
4166         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
4167                 /*
4168                  * ZIL blocks store the MAC in the embedded checksum, so the
4169                  * transform must always be applied.
4170                  */
4171                 zio_crypt_encode_mac_zil(enc_buf, mac);
4172                 zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
4173         } else {
4174                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4175                 zio_crypt_encode_params_bp(bp, salt, iv);
4176                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
4177
4178                 if (no_crypt) {
4179                         ASSERT3U(ot, ==, DMU_OT_DNODE);
4180                         abd_free(eabd);
4181                 } else {
4182                         zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
4183                 }
4184         }
4185
4186         return (zio);
4187 }
4188
4189 /*
4190  * ==========================================================================
4191  * Generate and verify checksums
4192  * ==========================================================================
4193  */
4194 static zio_t *
4195 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
4196 {
4197         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4198         enum zio_checksum checksum;
4199
4200         if (bp == NULL) {
4201                 /*
4202                  * This is zio_write_phys().
4203                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
4204                  */
4205                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
4206
4207                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
4208                         return (zio);
4209
4210                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
4211         } else {
4212                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
4213                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
4214                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
4215                 } else {
4216                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
4217                 }
4218         }
4219
4220         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
4221
4222         return (zio);
4223 }
4224
4225 static zio_t *
4226 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
4227 {
4228         zio_bad_cksum_t info;
4229         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4230         int error;
4231
4232         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
4233
4234         if (bp == NULL) {
4235                 /*
4236                  * This is zio_read_phys().
4237                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
4238                  */
4239                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
4240                         return (zio);
4241
4242                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
4243         }
4244
4245         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
4246                 zio->io_error = error;
4247                 if (error == ECKSUM &&
4248                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
4249                         int ret = zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
4250                             zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio,
4251                             zio->io_offset, zio->io_size, NULL, &info);
4252
4253                         if (ret != EALREADY) {
4254                                 mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4255                                 zio->io_vd->vdev_stat.vs_checksum_errors++;
4256                                 mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4257                         }
4258                 }
4259         }
4260
4261         return (zio);
4262 }
4263
4264 /*
4265  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
4266  */
4267 void
4268 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
4269 {
4270         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
4271 }
4272
4273 /*
4274  * ==========================================================================
4275  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
4276  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
4277  * which may be transient (e.g. unplugged) or permanent.  ECKSUM and EIO
4278  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
4279  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
4280  * ==========================================================================
4281  */
4282 int
4283 zio_worst_error(int e1, int e2)
4284 {
4285         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
4286         int r1, r2;
4287
4288         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
4289                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
4290                         break;
4291
4292         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
4293                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
4294                         break;
4295
4296         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
4297 }
4298
4299 /*
4300  * ==========================================================================
4301  * I/O completion
4302  * ==========================================================================
4303  */
4304 static zio_t *
4305 zio_ready(zio_t *zio)
4306 {
4307         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4308         zio_t *pio, *pio_next;
4309         zio_link_t *zl = NULL;
4310
4311         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
4312             ZIO_WAIT_READY)) {
4313                 return (NULL);
4314         }
4315
4316         if (zio->io_ready) {
4317                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
4318                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
4319                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
4320                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
4321
4322                 zio->io_ready(zio);
4323         }
4324
4325         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
4326                 zio->io_bp_copy = *bp;
4327
4328         if (zio->io_error != 0) {
4329                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
4330
4331                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
4332                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
4333                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4334                         ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
4335
4336                         /*
4337                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
4338                          * issue the next I/O to allocate.
4339                          */
4340                         metaslab_class_throttle_unreserve(
4341                             zio->io_metaslab_class, zio->io_prop.zp_copies,
4342                             zio->io_allocator, zio);
4343                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
4344                 }
4345         }
4346
4347         mutex_enter(&zio->io_lock);
4348         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
4349         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
4350         mutex_exit(&zio->io_lock);
4351
4352         /*
4353          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
4354          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
4355          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
4356          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
4357          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
4358          */
4359         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
4360                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4361                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
4362         }
4363
4364         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
4365                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
4366                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
4367                 } else {
4368                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
4369                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
4370                 }
4371         }
4372
4373         if (zio_injection_enabled &&
4374             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
4375                 zio_handle_ignored_writes(zio);
4376
4377         return (zio);
4378 }
4379
4380 /*
4381  * Update the allocation throttle accounting.
4382  */
4383 static void
4384 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
4385 {
4386         zio_t *lio __maybe_unused = zio->io_logical;
4387         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4388         vdev_t *vd = zio->io_vd;
4389         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
4390
4391         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
4392         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
4393         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4394         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
4395         ASSERT(vd != NULL);
4396         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
4397         ASSERT(zio_injection_enabled || !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY));
4398         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
4399         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
4400         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
4401         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
4402
4403         /*
4404          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
4405          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
4406          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
4407          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
4408          * it here.
4409          */
4410         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
4411                 /*
4412                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
4413                  * would have been the one that performed the allocation.
4414                  */
4415                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
4416                         pio = zio_unique_parent(pio);
4417                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
4418         }
4419
4420         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
4421         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
4422         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
4423         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
4424         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
4425         ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
4426
4427         mutex_enter(&pio->io_lock);
4428         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
4429             pio->io_allocator, B_TRUE);
4430         mutex_exit(&pio->io_lock);
4431
4432         metaslab_class_throttle_unreserve(zio->io_metaslab_class, 1,
4433             pio->io_allocator, pio);
4434
4435         /*
4436          * Call into the pipeline to see if there is more work that
4437          * needs to be done. If there is work to be done it will be
4438          * dispatched to another taskq thread.
4439          */
4440         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
4441 }
4442
4443 static zio_t *
4444 zio_done(zio_t *zio)
4445 {
4446         /*
4447          * Always attempt to keep stack usage minimal here since
4448          * we can be called recursively up to 19 levels deep.
4449          */
4450         const uint64_t psize = zio->io_size;
4451         zio_t *pio, *pio_next;
4452         zio_link_t *zl = NULL;
4453
4454         /*
4455          * If our children haven't all completed,
4456          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
4457          */
4458         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
4459                 return (NULL);
4460         }
4461
4462         /*
4463          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
4464          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
4465          * write. We must do this since the allocation is performed
4466          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
4467          */
4468         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
4469             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
4470                 ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
4471                 ASSERT(zio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
4472                 zio_dva_throttle_done(zio);
4473         }
4474
4475         /*
4476          * If the allocation throttle is enabled, verify that
4477          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
4478          */
4479         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
4480                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
4481                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4482                 ASSERT(zio->io_bp != NULL);
4483
4484                 metaslab_group_alloc_verify(zio->io_spa, zio->io_bp, zio,
4485                     zio->io_allocator);
4486                 VERIFY(zfs_refcount_not_held(
4487                     &zio->io_metaslab_class->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
4488                     zio));
4489         }
4490
4491
4492         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
4493                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
4494                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
4495
4496         if (zio->io_bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp)) {
4497                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[0] == 0);
4498                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[1] == 0);
4499                 ASSERT(bcmp(zio->io_bp, &zio->io_bp_copy,
4500                     sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
4501                     (zio->io_bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
4502                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
4503                     zio->io_bp_override == NULL &&
4504                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
4505                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=,
4506                             BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
4507                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
4508                             (BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) ==
4509                             BP_GET_NDVAS(zio->io_bp)));
4510                 }
4511                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
4512                         VERIFY(BP_EQUAL(zio->io_bp, &zio->io_bp_orig));
4513         }
4514
4515         /*
4516          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
4517          */
4518         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
4519         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
4520         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
4521
4522         /*
4523          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
4524          * checksum reports now while we still have the transformed data.
4525          */
4526         if (zio->io_error == 0) {
4527                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4528                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4529                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
4530                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
4531                         abd_t *adata = zio->io_abd;
4532
4533                         if (asize != psize) {
4534                                 adata = abd_alloc(asize, B_TRUE);
4535                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
4536                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
4537                         }
4538
4539                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4540                         zcr->zcr_next = NULL;
4541                         zcr->zcr_finish(zcr, adata);
4542                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4543
4544                         if (asize != psize)
4545                                 abd_free(adata);
4546                 }
4547         }
4548
4549         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
4550
4551         vdev_stat_update(zio, psize);
4552
4553         /*
4554          * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
4555          * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
4556          * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
4557          */
4558         if (zio->io_delay >= MSEC2NSEC(zio_slow_io_ms)) {
4559                 if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd)) {
4560                         /*
4561                          * We want to only increment our slow IO counters if
4562                          * the IO is valid (i.e. not if the drive is removed).
4563                          *
4564                          * zfs_ereport_post() will also do these checks, but
4565                          * it can also ratelimit and have other failures, so we
4566                          * need to increment the slow_io counters independent
4567                          * of it.
4568                          */
4569                         if (zfs_ereport_is_valid(FM_EREPORT_ZFS_DELAY,
4570                             zio->io_spa, zio->io_vd, zio)) {
4571                                 mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4572                                 zio->io_vd->vdev_stat.vs_slow_ios++;
4573                                 mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4574
4575                                 (void) zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY,
4576                                     zio->io_spa, zio->io_vd, &zio->io_bookmark,
4577                                     zio, 0);
4578                         }
4579                 }
4580         }
4581
4582         if (zio->io_error) {
4583                 /*
4584                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
4585                  * generate an error message describing the I/O failure
4586                  * at the block level.  We ignore these errors if the
4587                  * device is currently unavailable.
4588                  */
4589                 if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
4590                     !vdev_is_dead(zio->io_vd)) {
4591                         int ret = zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO,
4592                             zio->io_spa, zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio, 0);
4593                         if (ret != EALREADY) {
4594                                 mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4595                                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
4596                                         zio->io_vd->vdev_stat.vs_read_errors++;
4597                                 else if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
4598                                         zio->io_vd->vdev_stat.vs_write_errors++;
4599                                 mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4600                         }
4601                 }
4602
4603                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
4604                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
4605                     zio == zio->io_logical) {
4606                         /*
4607                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
4608                          * error and generate a logical data ereport.
4609                          */
4610                         spa_log_error(zio->io_spa, &zio->io_bookmark);
4611                         (void) zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA,
4612                             zio->io_spa, NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0);
4613                 }
4614         }
4615
4616         if (zio->io_error && zio == zio->io_logical) {
4617                 /*
4618                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
4619                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
4620                  */
4621                 ASSERT(zio->io_vd == NULL && zio->io_bp != NULL);
4622                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4623
4624                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
4625                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
4626                         if (zio->io_error != ENOSPC)
4627                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
4628                         else
4629                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4630                 }
4631
4632                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
4633                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
4634                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
4635                     zio->io_error == ENXIO &&
4636                     spa_load_state(zio->io_spa) == SPA_LOAD_NONE &&
4637                     spa_get_failmode(zio->io_spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
4638                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4639
4640                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
4641                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4642
4643                 /*
4644                  * Here is a possibly good place to attempt to do
4645                  * either combinatorial reconstruction or error correction
4646                  * based on checksums.  It also might be a good place
4647                  * to send out preliminary ereports before we suspend
4648                  * processing.
4649                  */
4650         }
4651
4652         /*
4653          * If there were logical child errors, they apply to us now.
4654          * We defer this until now to avoid conflating logical child
4655          * errors with errors that happened to the zio itself when
4656          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
4657          */
4658         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
4659
4660         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4661             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4662             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4663                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, zio->io_bp);
4664
4665         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4666
4667         /*
4668          * Godfather I/Os should never suspend.
4669          */
4670         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4671             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4672                 zio->io_reexecute &= ~ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4673
4674         if (zio->io_reexecute) {
4675                 /*
4676                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4677                  *
4678                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4679                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4680                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4681                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4682                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4683                  *
4684                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4685                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4686                  * parents not executing until children are ready.
4687                  */
4688                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4689
4690                 zio->io_gang_leader = NULL;
4691
4692                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4693                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4694                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4695
4696                 /*
4697                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4698                  * not a true parent to them. It will track them through
4699                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4700                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4701                  * I/O to return status without blocking.
4702                  */
4703                 zl = NULL;
4704                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4705                     pio = pio_next) {
4706                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4707                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4708
4709                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4710                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4711                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4712                                 /*
4713                                  * This is a rare code path, so we don't
4714                                  * bother with "next_to_execute".
4715                                  */
4716                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4717                                     NULL);
4718                         }
4719                 }
4720
4721                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4722                         /*
4723                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4724                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4725                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4726                          */
4727                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4728                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4729                         /*
4730                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4731                          * "next_to_execute".
4732                          */
4733                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4734                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4735                         /*
4736                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4737                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4738                          */
4739                         zio_suspend(zio->io_spa, zio, ZIO_SUSPEND_IOERR);
4740                 } else {
4741                         /*
4742                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4743                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4744                          */
4745                         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
4746                         spa_taskq_dispatch_ent(zio->io_spa,
4747                             ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_TASKQ_ISSUE,
4748                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
4749                             &zio->io_tqent);
4750                 }
4751                 return (NULL);
4752         }
4753
4754         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4755         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4756         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4757
4758         /*
4759          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4760          */
4761         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4762                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4763                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4764                 zcr->zcr_next = NULL;
4765                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4766                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4767         }
4768
4769         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
4770             !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp) &&
4771             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)) {
4772                 metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
4773         }
4774
4775         /*
4776          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4777          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4778          * such, cannot acquire any new parents.
4779          */
4780         if (zio->io_done)
4781                 zio->io_done(zio);
4782
4783         mutex_enter(&zio->io_lock);
4784         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4785         mutex_exit(&zio->io_lock);
4786
4787         /*
4788          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4789          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4790          */
4791         zio_t *next_to_execute = NULL;
4792         zl = NULL;
4793         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4794                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4795                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4796                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4797                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4798         }
4799
4800         if (zio->io_waiter != NULL) {
4801                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4802                 zio->io_executor = NULL;
4803                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4804                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4805         } else {
4806                 zio_destroy(zio);
4807         }
4808
4809         return (next_to_execute);
4810 }
4811
4812 /*
4813  * ==========================================================================
4814  * I/O pipeline definition
4815  * ==========================================================================
4816  */
4817 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4818         NULL,
4819         zio_read_bp_init,
4820         zio_write_bp_init,
4821         zio_free_bp_init,
4822         zio_issue_async,
4823         zio_write_compress,
4824         zio_encrypt,
4825         zio_checksum_generate,
4826         zio_nop_write,
4827         zio_ddt_read_start,
4828         zio_ddt_read_done,
4829         zio_ddt_write,
4830         zio_ddt_free,
4831         zio_gang_assemble,
4832         zio_gang_issue,
4833         zio_dva_throttle,
4834         zio_dva_allocate,
4835         zio_dva_free,
4836         zio_dva_claim,
4837         zio_ready,
4838         zio_vdev_io_start,
4839         zio_vdev_io_done,
4840         zio_vdev_io_assess,
4841         zio_checksum_verify,
4842         zio_done
4843 };
4844
4845
4846
4847
4848 /*
4849  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4850  * pre-order traversal of the object tree.
4851  *
4852  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4853  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4854  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4855  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4856  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4857  * non-meta-dnode bookmarks.
4858  *
4859  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4860  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4861  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4862  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4863  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4864  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4865  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4866  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4867  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4868  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4869  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4870  */
4871 int
4872 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4873     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4874 {
4875         /*
4876          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4877          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4878          * normal-object equivalents.
4879          */
4880         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4881         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4882         uint64_t zb1level, zb2level;
4883
4884         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4885             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4886             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4887                 return (0);
4888
4889         IMPLY(zb1->zb_level > 0, ibs1 >= SPA_MINBLOCKSHIFT);
4890         IMPLY(zb2->zb_level > 0, ibs2 >= SPA_MINBLOCKSHIFT);
4891
4892         /*
4893          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4894          */
4895         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4896         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4897
4898         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4899                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4900                 zb1L0 = 0;
4901                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4902         } else {
4903                 zb1obj = zb1->zb_object;
4904                 zb1level = zb1->zb_level;
4905         }
4906
4907         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4908                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4909                 zb2L0 = 0;
4910                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4911         } else {
4912                 zb2obj = zb2->zb_object;
4913                 zb2level = zb2->zb_level;
4914         }
4915
4916         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4917         if (zb1obj != zb2obj)
4918                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4919         else if (zb1L0 != zb2L0)
4920                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4921         else if (zb1level != zb2level)
4922                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4923         /*
4924          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4925          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4926          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4927          */
4928         return (0);
4929 }
4930
4931 /*
4932  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4933  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4934  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4935  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4936  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4937  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4938  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4939  *  visited.
4940  */
4941 boolean_t
4942 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4943     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4944 {
4945         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4946         mod_zb.zb_blkid++;
4947         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4948
4949         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4950         if (dnp == NULL)
4951                 return (B_FALSE);
4952
4953         /*
4954          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4955          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4956          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4957          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4958          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4959          *
4960          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4961          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4962          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4963          * always 1, so the math works out.
4964          *
4965          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4966          * to make sure that this code still works afterwards.
4967          */
4968         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4969             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4970             last_block) <= 0);
4971 }
4972
4973 EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
4974 EXPORT_SYMBOL(zio_buf_alloc);
4975 EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_alloc);
4976 EXPORT_SYMBOL(zio_buf_free);
4977 EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_free);
4978
4979 /* BEGIN CSTYLED */
4980 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_zio, zio_, slow_io_ms, INT, ZMOD_RW,
4981         "Max I/O completion time (milliseconds) before marking it as slow");
4982
4983 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_zio, zio_, requeue_io_start_cut_in_line, INT, ZMOD_RW,
4984         "Prioritize requeued I/O");
4985
4986 ZFS_MODULE_PARAM(zfs, zfs_, sync_pass_deferred_free,  INT, ZMOD_RW,
4987         "Defer frees starting in this pass");
4988
4989 ZFS_MODULE_PARAM(zfs, zfs_, sync_pass_dont_compress, INT, ZMOD_RW,
4990         "Don't compress starting in this pass");
4991
4992 ZFS_MODULE_PARAM(zfs, zfs_, sync_pass_rewrite, INT, ZMOD_RW,
4993         "Rewrite new bps starting in this pass");
4994
4995 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_zio, zio_, dva_throttle_enabled, INT, ZMOD_RW,
4996         "Throttle block allocations in the ZIO pipeline");
4997
4998 ZFS_MODULE_PARAM(zfs_zio, zio_, deadman_log_all, INT, ZMOD_RW,
4999         "Log all slow ZIOs, not just those with vdevs");
5000 /* END CSTYLED */