]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/10.3.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
- Copy stable/10@296371 to releng/10.3 in preparation for 10.3-RC1
[FreeBSD/releng/10.3.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2015 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/sysmacros.h>
28 #include <sys/zfs_context.h>
29 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
30 #include <sys/spa.h>
31 #include <sys/txg.h>
32 #include <sys/spa_impl.h>
33 #include <sys/vdev_impl.h>
34 #include <sys/zio_impl.h>
35 #include <sys/zio_compress.h>
36 #include <sys/zio_checksum.h>
37 #include <sys/dmu_objset.h>
38 #include <sys/arc.h>
39 #include <sys/ddt.h>
40 #include <sys/trim_map.h>
41 #include <sys/blkptr.h>
42 #include <sys/zfeature.h>
43
44 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
45 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
46 #if defined(__amd64__)
47 static int zio_use_uma = 1;
48 #else
49 static int zio_use_uma = 0;
50 #endif
51 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
52 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
53     "Use uma(9) for ZIO allocations");
54 static int zio_exclude_metadata = 0;
55 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
57     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
58
59 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
60         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
61           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
62         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of successful TRIM requests" },
64         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
66         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
67           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
68 };
69
70 static kstat_t *zio_trim_ksp;
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O type descriptions
75  * ==========================================================================
76  */
77 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
78         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
79         "zio_ioctl"
80 };
81
82 /*
83  * ==========================================================================
84  * I/O kmem caches
85  * ==========================================================================
86  */
87 kmem_cache_t *zio_cache;
88 kmem_cache_t *zio_link_cache;
89 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
90 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
91
92 #ifdef _KERNEL
93 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
94 #endif
95
96 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
97         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
98 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
99 /*
100  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
101  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
102  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
103  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
104  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
105  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
106  * enough analysis has been done to determine optimal values.
107  *
108  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
109  * regular blocks are not deferred.
110  */
111 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
112 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
113 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
114     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
115 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
116 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
117 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
118     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
119 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
120 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
121 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
122     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
123
124 /*
125  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
126  * stage set or will have it later in its lifetime.
127  */
128 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
129
130 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
131
132 #ifdef ZFS_DEBUG
133 int zio_buf_debug_limit = 16384;
134 #else
135 int zio_buf_debug_limit = 0;
136 #endif
137
138 void
139 zio_init(void)
140 {
141         size_t c;
142         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
143             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
144         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
145             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
146         if (!zio_use_uma)
147                 goto out;
148
149         /*
150          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
151          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
152          * for each quarter-power of 2.
153          */
154         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
155                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
156                 size_t p2 = size;
157                 size_t align = 0;
158                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
159
160                 while (!ISP2(p2))
161                         p2 &= p2 - 1;
162
163 #ifdef illumos
164 #ifndef _KERNEL
165                 /*
166                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
167                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
168                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
169                  * page with a watched buffer.
170                  */
171                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
172                         continue;
173 #endif
174 #endif /* illumos */
175                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
176                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
177                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
178                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
179                 }
180
181                 if (align != 0) {
182                         char name[36];
183                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
184                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
185                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
186
187                         /*
188                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
189                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
190                          * stored with the buffers.
191                          */
192                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
193                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
194                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
195                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
196                 }
197         }
198
199         while (--c != 0) {
200                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
201                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
202                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
203
204                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
205                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
206                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
207         }
208 out:
209
210         zio_inject_init();
211
212         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
213             KSTAT_TYPE_NAMED,
214             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
215             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
216
217         if (zio_trim_ksp != NULL) {
218                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
219                 kstat_install(zio_trim_ksp);
220         }
221 }
222
223 void
224 zio_fini(void)
225 {
226         size_t c;
227         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
228         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
229
230         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
231                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
232                         last_cache = zio_buf_cache[c];
233                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
234                 }
235                 zio_buf_cache[c] = NULL;
236
237                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
238                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
239                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
240                 }
241                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
242         }
243
244         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
245         kmem_cache_destroy(zio_cache);
246
247         zio_inject_fini();
248
249         if (zio_trim_ksp != NULL) {
250                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
251                 zio_trim_ksp = NULL;
252         }
253 }
254
255 /*
256  * ==========================================================================
257  * Allocate and free I/O buffers
258  * ==========================================================================
259  */
260
261 /*
262  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
263  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
264  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
265  * excess / transient data in-core during a crashdump.
266  */
267 void *
268 zio_buf_alloc(size_t size)
269 {
270         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
271         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
272
273         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
274
275         if (zio_use_uma)
276                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
277         else
278                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
279 }
280
281 /*
282  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
283  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
284  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
285  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
286  */
287 void *
288 zio_data_buf_alloc(size_t size)
289 {
290         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
291
292         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
293
294         if (zio_use_uma)
295                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
296         else
297                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
298 }
299
300 void
301 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
302 {
303         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
304
305         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
306
307         if (zio_use_uma)
308                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
309         else
310                 kmem_free(buf, size);
311 }
312
313 void
314 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
315 {
316         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
317
318         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
319
320         if (zio_use_uma)
321                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
322         else
323                 kmem_free(buf, size);
324 }
325
326 /*
327  * ==========================================================================
328  * Push and pop I/O transform buffers
329  * ==========================================================================
330  */
331 static void
332 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
333     zio_transform_func_t *transform)
334 {
335         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
336
337         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
338         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
339         zt->zt_bufsize = bufsize;
340         zt->zt_transform = transform;
341
342         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
343         zio->io_transform_stack = zt;
344
345         zio->io_data = data;
346         zio->io_size = size;
347 }
348
349 static void
350 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
351 {
352         zio_transform_t *zt;
353
354         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
355                 if (zt->zt_transform != NULL)
356                         zt->zt_transform(zio,
357                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
358
359                 if (zt->zt_bufsize != 0)
360                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
361
362                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
363                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
364                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
365
366                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
367         }
368 }
369
370 /*
371  * ==========================================================================
372  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
373  * ==========================================================================
374  */
375 static void
376 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
377 {
378         ASSERT(zio->io_size > size);
379
380         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
381                 bcopy(zio->io_data, data, size);
382 }
383
384 static void
385 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
386 {
387         if (zio->io_error == 0 &&
388             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
389             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
390                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
391 }
392
393 /*
394  * ==========================================================================
395  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
396  * ==========================================================================
397  */
398 /*
399  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
400  *        continue calling these functions until they return NULL.
401  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
402  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
403  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
404  *        io_walk_link, which gets annoying.)
405  */
406 zio_t *
407 zio_walk_parents(zio_t *cio)
408 {
409         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
410         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
411
412         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
413         cio->io_walk_link = zl;
414
415         if (zl == NULL)
416                 return (NULL);
417
418         ASSERT(zl->zl_child == cio);
419         return (zl->zl_parent);
420 }
421
422 zio_t *
423 zio_walk_children(zio_t *pio)
424 {
425         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
426         list_t *cl = &pio->io_child_list;
427
428         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
429         pio->io_walk_link = zl;
430
431         if (zl == NULL)
432                 return (NULL);
433
434         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
435         return (zl->zl_child);
436 }
437
438 zio_t *
439 zio_unique_parent(zio_t *cio)
440 {
441         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
442
443         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
444         return (pio);
445 }
446
447 void
448 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
449 {
450         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
451
452         /*
453          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
454          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
455          * Vdev I/Os can only have vdev children.
456          * The following ASSERT captures all of these constraints.
457          */
458         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
459
460         zl->zl_parent = pio;
461         zl->zl_child = cio;
462
463         mutex_enter(&cio->io_lock);
464         mutex_enter(&pio->io_lock);
465
466         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
467
468         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
469                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
470
471         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
472         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
473
474         pio->io_child_count++;
475         cio->io_parent_count++;
476
477         mutex_exit(&pio->io_lock);
478         mutex_exit(&cio->io_lock);
479 }
480
481 static void
482 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
483 {
484         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
485         ASSERT(zl->zl_child == cio);
486
487         mutex_enter(&cio->io_lock);
488         mutex_enter(&pio->io_lock);
489
490         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
491         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
492
493         pio->io_child_count--;
494         cio->io_parent_count--;
495
496         mutex_exit(&pio->io_lock);
497         mutex_exit(&cio->io_lock);
498
499         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
500 }
501
502 static boolean_t
503 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
504 {
505         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
506         boolean_t waiting = B_FALSE;
507
508         mutex_enter(&zio->io_lock);
509         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
510         if (*countp != 0) {
511                 zio->io_stage >>= 1;
512                 zio->io_stall = countp;
513                 waiting = B_TRUE;
514         }
515         mutex_exit(&zio->io_lock);
516
517         return (waiting);
518 }
519
520 static void
521 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
522 {
523         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
524         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
525
526         mutex_enter(&pio->io_lock);
527         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
528                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
529         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
530         ASSERT3U(*countp, >, 0);
531
532         (*countp)--;
533
534         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
535                 pio->io_stall = NULL;
536                 mutex_exit(&pio->io_lock);
537                 zio_execute(pio);
538         } else {
539                 mutex_exit(&pio->io_lock);
540         }
541 }
542
543 static void
544 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
545 {
546         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
547                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
548 }
549
550 /*
551  * ==========================================================================
552  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
553  * ==========================================================================
554  */
555 static zio_t *
556 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
557     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
558     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
559     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
560     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
561 {
562         zio_t *zio;
563
564         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
565         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
566         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
567
568         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
569         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
570         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
571
572         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
573         bzero(zio, sizeof (zio_t));
574
575         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
576         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
577
578         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
579             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
580         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
581             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
582
583         if (vd != NULL)
584                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
585         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
586                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
587         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
588                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
589         else
590                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
591
592         if (bp != NULL) {
593                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
594                 zio->io_bp_copy = *bp;
595                 zio->io_bp_orig = *bp;
596                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
597                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
598                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
599                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
600                         zio->io_logical = zio;
601                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
602                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
603         }
604
605         zio->io_spa = spa;
606         zio->io_txg = txg;
607         zio->io_done = done;
608         zio->io_private = private;
609         zio->io_type = type;
610         zio->io_priority = priority;
611         zio->io_vd = vd;
612         zio->io_offset = offset;
613         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
614         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
615         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
616         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
617         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
618
619         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
620         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
621
622         if (zb != NULL)
623                 zio->io_bookmark = *zb;
624
625         if (pio != NULL) {
626                 if (zio->io_logical == NULL)
627                         zio->io_logical = pio->io_logical;
628                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
629                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
630                 zio_add_child(pio, zio);
631         }
632
633         return (zio);
634 }
635
636 static void
637 zio_destroy(zio_t *zio)
638 {
639         list_destroy(&zio->io_parent_list);
640         list_destroy(&zio->io_child_list);
641         mutex_destroy(&zio->io_lock);
642         cv_destroy(&zio->io_cv);
643         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
644 }
645
646 zio_t *
647 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
648     void *private, enum zio_flag flags)
649 {
650         zio_t *zio;
651
652         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
653             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
654             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
655
656         return (zio);
657 }
658
659 zio_t *
660 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
661 {
662         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
663 }
664
665 void
666 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
667 {
668         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
669                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
670                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
671         }
672         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
673             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
674                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
675                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
676         }
677         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
678             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
679                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
680                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
681         }
682         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
683                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
684                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
685         }
686         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
687                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
688                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
689         }
690
691         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
692                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
693                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
694                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
695                 }
696         }
697
698         /*
699          * Pool-specific checks.
700          *
701          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
702          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
703          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
704          * that are in the log) to be arbitrarily large.
705          */
706         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
707                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
708                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
709                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
710                             "VDEV %llu",
711                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
712                         continue;
713                 }
714                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
715                 if (vd == NULL) {
716                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
717                             "VDEV %llu",
718                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
719                         continue;
720                 }
721                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
722                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
723                             "VDEV %llu",
724                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
725                         continue;
726                 }
727                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
728                         /*
729                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
730                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
731                          * we can't perform any more checks on them.
732                          */
733                         continue;
734                 }
735                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
736                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
737                 if (BP_IS_GANG(bp))
738                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
739                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
740                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
741                             "OFFSET %llu",
742                             bp, i, (longlong_t)offset);
743                 }
744         }
745 }
746
747 zio_t *
748 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
749     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
750     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
751 {
752         zio_t *zio;
753
754         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
755
756         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
757             data, size, done, private,
758             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
759             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
760             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
761
762         return (zio);
763 }
764
765 zio_t *
766 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
767     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
768     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
769     void *private,
770     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
771 {
772         zio_t *zio;
773
774         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
775             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
776             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
777             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
778             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
779             zp->zp_level < 32 &&
780             zp->zp_copies > 0 &&
781             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
782
783         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
784             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
785             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
786             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
787
788         zio->io_ready = ready;
789         zio->io_physdone = physdone;
790         zio->io_prop = *zp;
791
792         /*
793          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
794          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
795          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
796          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
797          */
798         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
799                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
800         }
801
802         return (zio);
803 }
804
805 zio_t *
806 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
807     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
808     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
809 {
810         zio_t *zio;
811
812         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
813             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
814             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
815
816         return (zio);
817 }
818
819 void
820 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
821 {
822         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
823         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
824         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
825         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
826
827         /*
828          * We must reset the io_prop to match the values that existed
829          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
830          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
831          */
832         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
833         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
834         zio->io_prop.zp_copies = copies;
835         zio->io_bp_override = bp;
836 }
837
838 void
839 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
840 {
841
842         /*
843          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
844          * process the free here (by ignoring it) rather than
845          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
846          */
847         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
848                 return;
849         metaslab_check_free(spa, bp);
850
851         /*
852          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
853          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
854          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
855          * in-memory list for later processing.
856          */
857         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
858             txg != spa->spa_syncing_txg ||
859             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
860                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
861         } else {
862                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
863                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
864         }
865 }
866
867 zio_t *
868 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
869     uint64_t size, enum zio_flag flags)
870 {
871         zio_t *zio;
872         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
873
874         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
875         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
876         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
877
878         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
879                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
880
881         metaslab_check_free(spa, bp);
882         arc_freed(spa, bp);
883
884         if (zfs_trim_enabled)
885                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
886                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
887         /*
888          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
889          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
890          * not tied up.
891          */
892         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
893                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
894
895         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
896
897         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
898             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
899             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
900
901         return (zio);
902 }
903
904 zio_t *
905 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
906     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
907 {
908         zio_t *zio;
909
910         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
911
912         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
913                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
914
915         /*
916          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
917          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
918          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
919          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
920          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
921          * so that the SPA knows they're in use.
922          *
923          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
924          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
925          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
926          */
927         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
928         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
929         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
930
931         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
932             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
933             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
934
935         return (zio);
936 }
937
938 zio_t *
939 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
940     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
941     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
942 {
943         zio_t *zio;
944         int c;
945
946         if (vd->vdev_children == 0) {
947                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
948                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
949                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
950
951                 zio->io_cmd = cmd;
952         } else {
953                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
954
955                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
956                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
957                             offset, size, done, private, priority, flags));
958         }
959
960         return (zio);
961 }
962
963 zio_t *
964 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
965     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
966     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
967 {
968         zio_t *zio;
969
970         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
971         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
972             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
973         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
974
975         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
976             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
977             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
978
979         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
980
981         return (zio);
982 }
983
984 zio_t *
985 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
986     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
987     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
988 {
989         zio_t *zio;
990
991         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
992         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
993             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
994         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
995
996         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
997             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
998             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
999
1000         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1001
1002         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1003                 /*
1004                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1005                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1006                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1007                  * being written to multiple places in parallel.
1008                  */
1009                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1010                 bcopy(data, wbuf, size);
1011                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1012         }
1013
1014         return (zio);
1015 }
1016
1017 /*
1018  * Create a child I/O to do some work for us.
1019  */
1020 zio_t *
1021 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1022         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1023         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1024 {
1025         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1026         zio_t *zio;
1027
1028         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1029             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1030
1031         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1032                 /*
1033                  * If we have the bp, then the child should perform the
1034                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1035                  * detection as close to the leaves as possible and
1036                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1037                  */
1038                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1039                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1040         }
1041
1042         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1043         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1044                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1045
1046         if (vd->vdev_children == 0)
1047                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1048
1049         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1050
1051         /*
1052          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1053          * even if the original read was.
1054          */
1055         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1056                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1057
1058         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1059             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1060             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1061
1062         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1063         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1064                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1065
1066         return (zio);
1067 }
1068
1069 zio_t *
1070 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1071     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1072     zio_done_func_t *done, void *private)
1073 {
1074         zio_t *zio;
1075
1076         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1077
1078         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1079             data, size, done, private, type, priority,
1080             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1081             vd, offset, NULL,
1082             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1083
1084         return (zio);
1085 }
1086
1087 void
1088 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1089 {
1090         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1091             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1092             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1093 }
1094
1095 zio_t *
1096 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1097 {
1098
1099         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1100
1101         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1102             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1103             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1104             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1105 }
1106
1107 void
1108 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1109 {
1110         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1111         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1112         ASSERT(size <= zio->io_size);
1113
1114         /*
1115          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1116          * reconstruction when reading back less than the block size.
1117          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1118          */
1119         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1120         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1121                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1122 }
1123
1124 /*
1125  * ==========================================================================
1126  * Prepare to read and write logical blocks
1127  * ==========================================================================
1128  */
1129
1130 static int
1131 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1132 {
1133         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1134
1135         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1136             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1137             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1138                 uint64_t psize =
1139                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1140                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1141
1142                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1143         }
1144
1145         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1146                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1147                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1148         } else {
1149                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1150         }
1151
1152         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1153                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1154
1155         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1156                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1157
1158         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1159                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1160
1161         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1162 }
1163
1164 static int
1165 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1166 {
1167         spa_t *spa = zio->io_spa;
1168         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1169         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1170         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1171         uint64_t lsize = zio->io_size;
1172         uint64_t psize = lsize;
1173         int pass = 1;
1174
1175         /*
1176          * If our children haven't all reached the ready stage,
1177          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1178          */
1179         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1180             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1181                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1182
1183         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1184                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1185
1186         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1187
1188         if (zio->io_bp_override) {
1189                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1190                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1191
1192                 *bp = *zio->io_bp_override;
1193                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1194
1195                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1196                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1197
1198                 /*
1199                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1200                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1201                  * has already occurred.
1202                  */
1203                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1204                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1205                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1206                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1207                 }
1208
1209                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1210
1211                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1212                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1213
1214                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1215                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1216
1217                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1218                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1219                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1220                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1221                 }
1222         }
1223
1224         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1225                 /*
1226                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1227                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1228                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1229                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1230                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1231                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1232                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1233                  */
1234                 pass = spa_sync_pass(spa);
1235
1236                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1237                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1238                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1239
1240                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1241                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1242
1243                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1244                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1245                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1246         }
1247
1248         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1249                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1250                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1251                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1252                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1253                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1254                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1255                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1256                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1257                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1258                             cbuf, compress, lsize, psize);
1259                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1260                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1261                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1262                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1263                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1264                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1265                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1266                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1267                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1268                 } else {
1269                         /*
1270                          * Round up compressed size up to the ashift
1271                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1272                          * This ensures that the compressed size of the BP
1273                          * (and thus compressratio property) are correct,
1274                          * in that we charge for the padding used to fill out
1275                          * the last sector.
1276                          */
1277                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1278                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1279                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1280                         if (rounded >= lsize) {
1281                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1282                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1283                                 psize = lsize;
1284                         } else {
1285                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1286                                 psize = rounded;
1287                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1288                                     psize, lsize, NULL);
1289                         }
1290                 }
1291         }
1292
1293         /*
1294          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1295          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1296          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1297          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1298          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1299          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1300          */
1301         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1302             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1303             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1304                 ASSERT(psize != 0);
1305                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1306                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1307                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1308         } else {
1309                 BP_ZERO(bp);
1310                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1311         }
1312
1313         if (psize == 0) {
1314                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1315                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1316                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1317                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1318                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1319                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1320                 }
1321                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1322         } else {
1323                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1324                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1325                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1326                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1327                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1328                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1329                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1330                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1331                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1332                 if (zp->zp_dedup) {
1333                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1334                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1335                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1336                 }
1337                 if (zp->zp_nopwrite) {
1338                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1339                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1340                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1341                 }
1342         }
1343
1344         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1345 }
1346
1347 static int
1348 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1349 {
1350         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1351
1352         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1353                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1354                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1355         }
1356
1357         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1358 }
1359
1360 /*
1361  * ==========================================================================
1362  * Execute the I/O pipeline
1363  * ==========================================================================
1364  */
1365
1366 static void
1367 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1368 {
1369         spa_t *spa = zio->io_spa;
1370         zio_type_t t = zio->io_type;
1371         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1372
1373         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1374
1375         /*
1376          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1377          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1378          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1379          */
1380         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1381                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1382
1383         /*
1384          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1385          */
1386         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1387                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1388
1389         /*
1390          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1391          * available.
1392          */
1393         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1394             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1395                 q++;
1396
1397         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1398
1399         /*
1400          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1401          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1402          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1403          */
1404 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1405         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1406 #else
1407         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1408 #endif
1409         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1410             flags, &zio->io_tqent);
1411 }
1412
1413 static boolean_t
1414 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1415 {
1416         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1417         spa_t *spa = zio->io_spa;
1418
1419         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1420                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1421                 uint_t i;
1422                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1423                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1424                                 return (B_TRUE);
1425                 }
1426         }
1427
1428         return (B_FALSE);
1429 }
1430
1431 static int
1432 zio_issue_async(zio_t *zio)
1433 {
1434         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1435
1436         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1437 }
1438
1439 void
1440 zio_interrupt(zio_t *zio)
1441 {
1442         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1443 }
1444
1445 /*
1446  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1447  *
1448  *      (1) the I/O completes
1449  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1450  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1451  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1452  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1453  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1454  *
1455  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1456  * burns a thread in cv_wait().
1457  *
1458  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1459  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1460  */
1461 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1462
1463 void
1464 zio_execute(zio_t *zio)
1465 {
1466         zio->io_executor = curthread;
1467
1468         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1469                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1470                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1471                 int rv;
1472
1473                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1474                 ASSERT(ISP2(stage));
1475                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1476
1477                 do {
1478                         stage <<= 1;
1479                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1480
1481                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1482
1483                 /*
1484                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1485                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1486                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1487                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1488                  *
1489                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1490                  * be sent to disk promptly.
1491                  */
1492                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1493                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1494                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1495                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1496                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1497                         return;
1498                 }
1499
1500                 zio->io_stage = stage;
1501                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1502
1503                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1504                         return;
1505
1506                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1507         }
1508 }
1509
1510 /*
1511  * ==========================================================================
1512  * Initiate I/O, either sync or async
1513  * ==========================================================================
1514  */
1515 int
1516 zio_wait(zio_t *zio)
1517 {
1518         int error;
1519
1520         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1521         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1522
1523         zio->io_waiter = curthread;
1524
1525         zio_execute(zio);
1526
1527         mutex_enter(&zio->io_lock);
1528         while (zio->io_executor != NULL)
1529                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1530         mutex_exit(&zio->io_lock);
1531
1532         error = zio->io_error;
1533         zio_destroy(zio);
1534
1535         return (error);
1536 }
1537
1538 void
1539 zio_nowait(zio_t *zio)
1540 {
1541         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1542
1543         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1544             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1545                 /*
1546                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1547                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1548                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1549                  */
1550                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1551
1552                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1553         }
1554
1555         zio_execute(zio);
1556 }
1557
1558 /*
1559  * ==========================================================================
1560  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1561  * ==========================================================================
1562  */
1563
1564 static void
1565 zio_reexecute(zio_t *pio)
1566 {
1567         zio_t *cio, *cio_next;
1568
1569         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1570         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1571         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1572         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1573
1574         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1575         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1576         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1577         pio->io_reexecute = 0;
1578         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1579         pio->io_error = 0;
1580         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1581                 pio->io_state[w] = 0;
1582         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1583                 pio->io_child_error[c] = 0;
1584
1585         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1586                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1587
1588         /*
1589          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1590          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1591          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1592          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1593          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1594          */
1595         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1596                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1597                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1598                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1599                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1600                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1601                 zio_reexecute(cio);
1602         }
1603
1604         /*
1605          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1606          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1607          * responsibility of the caller to wait on him.
1608          */
1609         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1610                 zio_execute(pio);
1611 }
1612
1613 void
1614 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1615 {
1616         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1617                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1618                     "failure and the failure mode property for this pool "
1619                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1620
1621         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1622
1623         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1624
1625         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1626                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1627                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1628                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1629
1630         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1631
1632         if (zio != NULL) {
1633                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1634                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1635                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1636                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1637                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1638                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1639         }
1640
1641         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1642 }
1643
1644 int
1645 zio_resume(spa_t *spa)
1646 {
1647         zio_t *pio;
1648
1649         /*
1650          * Reexecute all previously suspended i/o.
1651          */
1652         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1653         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1654         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1655         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1656         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1657         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1658
1659         if (pio == NULL)
1660                 return (0);
1661
1662         zio_reexecute(pio);
1663         return (zio_wait(pio));
1664 }
1665
1666 void
1667 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1668 {
1669         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1670         while (spa_suspended(spa))
1671                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1672         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1673 }
1674
1675 /*
1676  * ==========================================================================
1677  * Gang blocks.
1678  *
1679  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1680  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1681  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1682  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1683  * block from smaller fragments.
1684  *
1685  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1686  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1687  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1688  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1689  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1690  *
1691  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1692  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1693  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1694  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1695  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1696  *
1697  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1698  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1699  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1700  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1701  *
1702  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1703  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1704  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1705  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1706  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1707  * bps for every constituent of the gang block.
1708  *
1709  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1710  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1711  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1712  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1713  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1714  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1715  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1716  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1717  * gang header's blk_cksum as described above.
1718  *
1719  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1720  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1721  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1722  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1723  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1724  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1725  *
1726  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1727  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1728  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1729  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1730  *
1731  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1732  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1733  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1734  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1735  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1736  *
1737  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1738  * ==========================================================================
1739  */
1740
1741 static zio_t *
1742 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1743 {
1744         if (gn != NULL)
1745                 return (pio);
1746
1747         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1748             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1749             &pio->io_bookmark));
1750 }
1751
1752 zio_t *
1753 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1754 {
1755         zio_t *zio;
1756
1757         if (gn != NULL) {
1758                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1759                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1760                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1761                 /*
1762                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1763                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1764                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1765                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1766                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1767                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1768                  * this is just good hygiene.)
1769                  */
1770                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1771                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1772                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1773                 }
1774                 /*
1775                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1776                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1777                  */
1778                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1779                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1780         } else {
1781                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1782                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1783                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1784         }
1785
1786         return (zio);
1787 }
1788
1789 /* ARGSUSED */
1790 zio_t *
1791 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1792 {
1793         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1794             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1795             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1796 }
1797
1798 /* ARGSUSED */
1799 zio_t *
1800 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1801 {
1802         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1803             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1804 }
1805
1806 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1807         NULL,
1808         zio_read_gang,
1809         zio_rewrite_gang,
1810         zio_free_gang,
1811         zio_claim_gang,
1812         NULL
1813 };
1814
1815 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1816
1817 static zio_gang_node_t *
1818 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1819 {
1820         zio_gang_node_t *gn;
1821
1822         ASSERT(*gnpp == NULL);
1823
1824         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1825         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1826         *gnpp = gn;
1827
1828         return (gn);
1829 }
1830
1831 static void
1832 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1833 {
1834         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1835
1836         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1837                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1838
1839         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1840         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1841         *gnpp = NULL;
1842 }
1843
1844 static void
1845 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1846 {
1847         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1848
1849         if (gn == NULL)
1850                 return;
1851
1852         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1853                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1854
1855         zio_gang_node_free(gnpp);
1856 }
1857
1858 static void
1859 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1860 {
1861         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1862
1863         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1864         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1865
1866         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1867             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1868             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1869 }
1870
1871 static void
1872 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1873 {
1874         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1875         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1876         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1877
1878         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1879         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1880
1881         if (zio->io_error)
1882                 return;
1883
1884         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1885                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1886
1887         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1888         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1889         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1890
1891         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1892                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1893                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1894                         continue;
1895                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1896         }
1897 }
1898
1899 static void
1900 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1901 {
1902         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1903         zio_t *zio;
1904
1905         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1906         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1907         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1908
1909         /*
1910          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1911          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1912          */
1913         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1914
1915         if (gn != NULL) {
1916                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1917
1918                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1919                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1920                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1921                                 continue;
1922                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1923                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1924                 }
1925         }
1926
1927         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1928                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1929
1930         if (zio != pio)
1931                 zio_nowait(zio);
1932 }
1933
1934 static int
1935 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1936 {
1937         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1938
1939         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1940         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1941
1942         zio->io_gang_leader = zio;
1943
1944         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1945
1946         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1947 }
1948
1949 static int
1950 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1951 {
1952         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1953
1954         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1955                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1956
1957         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1958         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1959
1960         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1961                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1962         else
1963                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1964
1965         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1966
1967         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1968 }
1969
1970 static void
1971 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1972 {
1973         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1974         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1975         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1976         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1977         uint64_t asize;
1978
1979         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1980                 return;
1981
1982         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1983
1984         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1985         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1986         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1987         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1988         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1989
1990         mutex_enter(&pio->io_lock);
1991         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1992                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1993                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1994                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1995                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1996         }
1997         mutex_exit(&pio->io_lock);
1998 }
1999
2000 static int
2001 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2002 {
2003         spa_t *spa = pio->io_spa;
2004         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2005         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2006         zio_t *zio;
2007         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2008         zio_gbh_phys_t *gbh;
2009         uint64_t txg = pio->io_txg;
2010         uint64_t resid = pio->io_size;
2011         uint64_t lsize;
2012         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2013         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2014         zio_prop_t zp;
2015         int error;
2016
2017         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
2018             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
2019             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
2020         if (error) {
2021                 pio->io_error = error;
2022                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2023         }
2024
2025         if (pio == gio) {
2026                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2027         } else {
2028                 gnpp = pio->io_private;
2029                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2030         }
2031
2032         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2033         gbh = gn->gn_gbh;
2034         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2035
2036         /*
2037          * Create the gang header.
2038          */
2039         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2040             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2041
2042         /*
2043          * Create and nowait the gang children.
2044          */
2045         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2046                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2047                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2048                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2049
2050                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2051                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2052                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2053                 zp.zp_level = 0;
2054                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2055                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2056                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2057                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2058
2059                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2060                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2061                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
2062                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2063                     &pio->io_bookmark));
2064         }
2065
2066         /*
2067          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2068          */
2069         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2070
2071         zio_nowait(zio);
2072
2073         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2074 }
2075
2076 /*
2077  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2078  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2079  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2080  * mutually exclusive with dedup.
2081  *
2082  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2083  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2084  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2085  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2086  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2087  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2088  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2089  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2090  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2091  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2092  * themselves remain secret.
2093  */
2094 static int
2095 zio_nop_write(zio_t *zio)
2096 {
2097         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2098         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2099         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2100
2101         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2102         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2103         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2104         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2105         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2106         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2107
2108         /*
2109          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2110          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2111          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2112          * allocate a new bp.
2113          */
2114         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2115             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2116             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2117             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2118             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2119             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2120             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2121                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2122
2123         /*
2124          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2125          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2126          */
2127         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2128                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2129                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2130                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2131                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2132                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2133                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2134                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2135
2136                 *bp = *bp_orig;
2137                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2138                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2139         }
2140
2141         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2142 }
2143
2144 /*
2145  * ==========================================================================
2146  * Dedup
2147  * ==========================================================================
2148  */
2149 static void
2150 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2151 {
2152         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2153         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2154         ddt_phys_t *ddp;
2155         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2156
2157         mutex_enter(&pio->io_lock);
2158         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2159         if (zio->io_error == 0)
2160                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2161         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2162                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2163         else
2164                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2165         mutex_exit(&pio->io_lock);
2166 }
2167
2168 static int
2169 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2170 {
2171         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2172
2173         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2174         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2175         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2176
2177         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2178                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2179                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2180                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2181                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2182                 blkptr_t blk;
2183
2184                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2185                 zio->io_vsd = dde;
2186
2187                 if (ddp_self == NULL)
2188                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2189
2190                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2191                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2192                                 continue;
2193                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2194                             &blk);
2195                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2196                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2197                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2198                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2199                             &zio->io_bookmark));
2200                 }
2201                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2202         }
2203
2204         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2205             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2206             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2207
2208         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2209 }
2210
2211 static int
2212 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2213 {
2214         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2215
2216         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2217                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2218
2219         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2220         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2221         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2222
2223         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2224                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2225                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2226                 if (ddt == NULL) {
2227                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2228                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2229                 }
2230                 if (dde == NULL) {
2231                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2232                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2233                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2234                 }
2235                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2236                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2237                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2238                 }
2239                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2240                 zio->io_vsd = NULL;
2241         }
2242
2243         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2244
2245         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2246 }
2247
2248 static boolean_t
2249 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2250 {
2251         spa_t *spa = zio->io_spa;
2252
2253         /*
2254          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2255          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2256          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2257          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2258          */
2259         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2260                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2261
2262                 if (lio != NULL) {
2263                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2264                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2265                             zio->io_orig_size) != 0);
2266                 }
2267         }
2268
2269         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2270                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2271
2272                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2273                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2274                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2275                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2276                         int error;
2277
2278                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2279
2280                         ddt_exit(ddt);
2281
2282                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2283                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2284                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2285                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2286
2287                         if (error == 0) {
2288                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2289                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2290                                     zio->io_orig_size) != 0)
2291                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2292                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2293                         }
2294
2295                         ddt_enter(ddt);
2296                         return (error != 0);
2297                 }
2298         }
2299
2300         return (B_FALSE);
2301 }
2302
2303 static void
2304 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2305 {
2306         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2307         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2308         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2309         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2310         zio_t *pio;
2311
2312         if (zio->io_error)
2313                 return;
2314
2315         ddt_enter(ddt);
2316
2317         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2318
2319         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2320
2321         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2322                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2323
2324         ddt_exit(ddt);
2325 }
2326
2327 static void
2328 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2329 {
2330         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2331         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2332         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2333         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2334
2335         ddt_enter(ddt);
2336
2337         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2338         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2339         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2340
2341         if (zio->io_error == 0) {
2342                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2343                         ddt_phys_addref(ddp);
2344         } else {
2345                 ddt_phys_clear(ddp);
2346         }
2347
2348         ddt_exit(ddt);
2349 }
2350
2351 static void
2352 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2353 {
2354         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2355         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2356         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2357         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2358         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2359         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2360         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2361
2362         ddt_enter(ddt);
2363
2364         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2365         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2366         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2367
2368         if (zio->io_error == 0) {
2369                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2370                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2371                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2372                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2373                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2374                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2375         }
2376
2377         ddt_exit(ddt);
2378 }
2379
2380 static int
2381 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2382 {
2383         spa_t *spa = zio->io_spa;
2384         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2385         uint64_t txg = zio->io_txg;
2386         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2387         int p = zp->zp_copies;
2388         int ditto_copies;
2389         zio_t *cio = NULL;
2390         zio_t *dio = NULL;
2391         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2392         ddt_entry_t *dde;
2393         ddt_phys_t *ddp;
2394
2395         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2396         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2397         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2398
2399         ddt_enter(ddt);
2400         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2401         ddp = &dde->dde_phys[p];
2402
2403         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2404                 /*
2405                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2406                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2407                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2408                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2409                  */
2410                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2411                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2412                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2413                         zio_pop_transforms(zio);
2414                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2415                         BP_ZERO(bp);
2416                 } else {
2417                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2418                 }
2419                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2420                 ddt_exit(ddt);
2421                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2422         }
2423
2424         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2425         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2426
2427         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2428             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2429                 zio_prop_t czp = *zp;
2430
2431                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2432
2433                 /*
2434                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2435                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2436                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2437                  * This is safe, because using the override bp is just an
2438                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2439                  */
2440                 if (zio->io_bp_override) {
2441                         zio_pop_transforms(zio);
2442                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2443                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2444                         zio->io_bp_override = NULL;
2445                         BP_ZERO(bp);
2446                         ddt_exit(ddt);
2447                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2448                 }
2449
2450                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2451                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2452                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2453                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2454
2455                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2456                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2457         }
2458
2459         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2460                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2461                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2462                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2463                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2464                 else
2465                         ddt_phys_addref(ddp);
2466         } else if (zio->io_bp_override) {
2467                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2468                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2469                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2470                 ddt_phys_addref(ddp);
2471         } else {
2472                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2473                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2474                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2475                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2476
2477                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2478                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2479         }
2480
2481         ddt_exit(ddt);
2482
2483         if (cio)
2484                 zio_nowait(cio);
2485         if (dio)
2486                 zio_nowait(dio);
2487
2488         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2489 }
2490
2491 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2492
2493 static int
2494 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2495 {
2496         spa_t *spa = zio->io_spa;
2497         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2498         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2499         ddt_entry_t *dde;
2500         ddt_phys_t *ddp;
2501
2502         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2503         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2504
2505         ddt_enter(ddt);
2506         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2507         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2508         ddt_phys_decref(ddp);
2509         ddt_exit(ddt);
2510
2511         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2512 }
2513
2514 /*
2515  * ==========================================================================
2516  * Allocate and free blocks
2517  * ==========================================================================
2518  */
2519 static int
2520 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2521 {
2522         spa_t *spa = zio->io_spa;
2523         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2524         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2525         int error;
2526         int flags = 0;
2527
2528         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2529                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2530                 zio->io_gang_leader = zio;
2531         }
2532
2533         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2534         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2535         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2536         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2537         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2538
2539         /*
2540          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2541          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2542          * the "fast" gang feature.
2543          */
2544         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2545         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2546             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2547         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2548             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2549
2550         if (error) {
2551                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2552                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2553                     error);
2554                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2555                         return (zio_write_gang_block(zio));
2556                 zio->io_error = error;
2557         }
2558
2559         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2560 }
2561
2562 static int
2563 zio_dva_free(zio_t *zio)
2564 {
2565         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2566
2567         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2568 }
2569
2570 static int
2571 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2572 {
2573         int error;
2574
2575         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2576         if (error)
2577                 zio->io_error = error;
2578
2579         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2580 }
2581
2582 /*
2583  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2584  * and we want to give back the block we just allocated.
2585  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2586  */
2587 static void
2588 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2589 {
2590         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2591         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2592
2593         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2594                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2595
2596         if (gn != NULL) {
2597                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2598                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2599                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2600                 }
2601         }
2602 }
2603
2604 /*
2605  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2606  */
2607 int
2608 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2609     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2610 {
2611         int error = 1;
2612
2613         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2614
2615         /*
2616          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2617          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2618          * when allocating them.
2619          */
2620         if (use_slog) {
2621                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2622                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2623                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2624         }
2625
2626         if (error) {
2627                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2628                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2629                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2630         }
2631
2632         if (error == 0) {
2633                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2634                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2635                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2636                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2637                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2638                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2639                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2640                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2641                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2642                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2643         }
2644
2645         return (error);
2646 }
2647
2648 /*
2649  * Free an intent log block.
2650  */
2651 void
2652 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2653 {
2654         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2655         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2656
2657         zio_free(spa, txg, bp);
2658 }
2659
2660 /*
2661  * ==========================================================================
2662  * Read, write and delete to physical devices
2663  * ==========================================================================
2664  */
2665 static int
2666 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2667 {
2668         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2669         uint64_t align;
2670         spa_t *spa = zio->io_spa;
2671         int ret;
2672
2673         ASSERT(zio->io_error == 0);
2674         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2675
2676         if (vd == NULL) {
2677                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2678                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2679
2680                 /*
2681                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2682                  */
2683                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2684         }
2685
2686         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2687             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
2688                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2689                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2690         }
2691
2692         /*
2693          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2694          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2695          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2696          * characteristics:
2697          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2698          *      - any reads of user data
2699          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2700          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2701          */
2702         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2703             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2704             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2705             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2706                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2707                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2708                 if (old != new)
2709                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2710         }
2711
2712         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2713
2714         if ((!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) ||
2715             (vd->vdev_top->vdev_physical_ashift > SPA_MINBLOCKSHIFT)) &&
2716             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2717                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
2718                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2719                 char *abuf = NULL;
2720                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2721                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2722                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2723                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2724                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2725                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2726                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2727                 }
2728                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2729                     zio_subblock);
2730         }
2731
2732         /*
2733          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
2734          * before proceeding.
2735          */
2736         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
2737                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
2738                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
2739         } else {
2740                 /*
2741                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
2742                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
2743                  */
2744                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
2745                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
2746         }
2747
2748         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2749
2750         /*
2751          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2752          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2753          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2754          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2755          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2756          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2757          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2758          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2759          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2760          * The same logic applies to any form of nested replication:
2761          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2762          */
2763         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2764             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2765             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2766             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2767                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2768                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2769                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2770         }
2771
2772         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2773                 switch (zio->io_type) {
2774                 case ZIO_TYPE_READ:
2775                         if (vdev_cache_read(zio))
2776                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2777                         /* FALLTHROUGH */
2778                 case ZIO_TYPE_WRITE:
2779                 case ZIO_TYPE_FREE:
2780                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2781                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2782
2783                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2784                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2785                                 zio_interrupt(zio);
2786                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2787                         }
2788                         break;
2789                 }
2790                 /*
2791                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
2792                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
2793                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
2794                  */
2795                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2796                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2797                     !trim_map_write_start(zio))
2798                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2799         }
2800
2801         ret = vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
2802         ASSERT(ret == ZIO_PIPELINE_STOP);
2803
2804         return (ret);
2805 }
2806
2807 static int
2808 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2809 {
2810         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2811         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2812         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2813
2814         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2815                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2816
2817         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2818             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2819
2820         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2821             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
2822             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
2823
2824                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2825                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2826                         trim_map_write_done(zio);
2827
2828                 vdev_queue_io_done(zio);
2829
2830                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2831                         vdev_cache_write(zio);
2832
2833                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2834                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2835                             zio, EIO);
2836
2837                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2838                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2839
2840                 if (zio->io_error) {
2841                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
2842                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2843                                 /* Not all devices support TRIM. */
2844                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2845                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2846                         } else {
2847                                 unexpected_error = B_TRUE;
2848                         }
2849                 }
2850         }
2851
2852         ops->vdev_op_io_done(zio);
2853
2854         if (unexpected_error)
2855                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2856
2857         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2858 }
2859
2860 /*
2861  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2862  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2863  */
2864 static void
2865 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2866     const void *good_buf)
2867 {
2868         /* no processing needed */
2869         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2870 }
2871
2872 /*ARGSUSED*/
2873 void
2874 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2875 {
2876         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2877
2878         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2879
2880         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2881         zcr->zcr_cbdata = buf;
2882         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2883         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2884 }
2885
2886 static int
2887 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2888 {
2889         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2890
2891         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2892                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2893
2894         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2895                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2896
2897         if (zio->io_vsd != NULL) {
2898                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2899                 zio->io_vsd = NULL;
2900         }
2901
2902         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2903                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2904
2905         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2906             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
2907                 switch (zio->io_error) {
2908                 case 0:
2909                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2910                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2911                         break;
2912                 case EOPNOTSUPP:
2913                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2914                         break;
2915                 default:
2916                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2917                         break;
2918                 }
2919         }
2920
2921         /*
2922          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2923          *
2924          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2925          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2926          */
2927         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2928             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2929                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2930                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2931                 zio->io_error = 0;
2932                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2933                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2934                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2935                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2936                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2937                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2938         }
2939
2940         /*
2941          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2942          * if the device is not accessible at all.
2943          */
2944         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2945             !vdev_accessible(vd, zio))
2946                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2947
2948         /*
2949          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2950          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2951          */
2952         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2953             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2954                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2955         }
2956
2957         if (zio->io_error)
2958                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2959
2960         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2961             zio->io_physdone != NULL) {
2962                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2963                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2964                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2965         }
2966
2967         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2968 }
2969
2970 void
2971 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2972 {
2973         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2974         ASSERT(zio->io_error == 0);
2975
2976         zio->io_stage >>= 1;
2977 }
2978
2979 void
2980 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2981 {
2982         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2983
2984         zio->io_stage >>= 1;
2985 }
2986
2987 void
2988 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2989 {
2990         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2991         ASSERT(zio->io_error == 0);
2992
2993         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2994         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2995 }
2996
2997 /*
2998  * ==========================================================================
2999  * Generate and verify checksums
3000  * ==========================================================================
3001  */
3002 static int
3003 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3004 {
3005         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3006         enum zio_checksum checksum;
3007
3008         if (bp == NULL) {
3009                 /*
3010                  * This is zio_write_phys().
3011                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3012                  */
3013                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3014
3015                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3016                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3017
3018                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3019         } else {
3020                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3021                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3022                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3023                 } else {
3024                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3025                 }
3026         }
3027
3028         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3029
3030         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3031 }
3032
3033 static int
3034 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3035 {
3036         zio_bad_cksum_t info;
3037         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3038         int error;
3039
3040         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3041
3042         if (bp == NULL) {
3043                 /*
3044                  * This is zio_read_phys().
3045                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3046                  */
3047                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3048                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3049
3050                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3051         }
3052
3053         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3054                 zio->io_error = error;
3055                 if (error == ECKSUM &&
3056                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3057                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3058                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3059                             zio->io_size, NULL, &info);
3060                 }
3061         }
3062
3063         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3064 }
3065
3066 /*
3067  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3068  */
3069 void
3070 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3071 {
3072         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3073 }
3074
3075 /*
3076  * ==========================================================================
3077  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3078  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3079  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3080  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3081  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3082  * ==========================================================================
3083  */
3084 int
3085 zio_worst_error(int e1, int e2)
3086 {
3087         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3088         int r1, r2;
3089
3090         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3091                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3092                         break;
3093
3094         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3095                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3096                         break;
3097
3098         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3099 }
3100
3101 /*
3102  * ==========================================================================
3103  * I/O completion
3104  * ==========================================================================
3105  */
3106 static int
3107 zio_ready(zio_t *zio)
3108 {
3109         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3110         zio_t *pio, *pio_next;
3111
3112         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3113             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3114                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3115
3116         if (zio->io_ready) {
3117                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3118                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3119                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3120                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3121
3122                 zio->io_ready(zio);
3123         }
3124
3125         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3126                 zio->io_bp_copy = *bp;
3127
3128         if (zio->io_error)
3129                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3130
3131         mutex_enter(&zio->io_lock);
3132         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3133         pio = zio_walk_parents(zio);
3134         mutex_exit(&zio->io_lock);
3135
3136         /*
3137          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3138          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3139          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3140          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3141          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3142          */
3143         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3144                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3145                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3146         }
3147
3148         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3149                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3150                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3151                 } else {
3152                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3153                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3154                 }
3155         }
3156
3157         if (zio_injection_enabled &&
3158             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3159                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3160
3161         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3162 }
3163
3164 static int
3165 zio_done(zio_t *zio)
3166 {
3167         spa_t *spa = zio->io_spa;
3168         zio_t *lio = zio->io_logical;
3169         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3170         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3171         uint64_t psize = zio->io_size;
3172         zio_t *pio, *pio_next;
3173
3174         /*
3175          * If our children haven't all completed,
3176          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3177          */
3178         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3179             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3180             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3181             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3182                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3183
3184         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3185                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3186                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3187
3188         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3189                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3190                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3191                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3192                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3193                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3194                     zio->io_bp_override == NULL &&
3195                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3196                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3197                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3198                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3199                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3200                 }
3201                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3202                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3203         }
3204
3205         /*
3206          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3207          */
3208         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3209         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3210         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3211
3212         /*
3213          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3214          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3215          */
3216         if (zio->io_error == 0) {
3217                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3218                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3219                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3220                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3221                         char *abuf = zio->io_data;
3222
3223                         if (asize != psize) {
3224                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3225                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3226                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3227                         }
3228
3229                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3230                         zcr->zcr_next = NULL;
3231                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3232                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3233
3234                         if (asize != psize)
3235                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3236                 }
3237         }
3238
3239         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3240
3241         vdev_stat_update(zio, psize);
3242
3243         if (zio->io_error) {
3244                 /*
3245                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3246                  * generate an error message describing the I/O failure
3247                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3248                  * device is currently unavailable.
3249                  */
3250                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3251                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3252
3253                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3254                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3255                     zio == lio) {
3256                         /*
3257                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3258                          * error and generate a logical data ereport.
3259                          */
3260                         spa_log_error(spa, zio);
3261                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3262                             0, 0);
3263                 }
3264         }
3265
3266         if (zio->io_error && zio == lio) {
3267                 /*
3268                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3269                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3270                  */
3271                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3272                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3273
3274                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3275                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3276                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3277                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3278                         else
3279                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3280                 }
3281
3282                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3283                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3284                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3285                     zio->io_error == ENXIO &&
3286                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3287                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3288                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3289
3290                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3291                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3292
3293                 /*
3294                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3295                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3296                  * based on checksums.  It also might be a good place
3297                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3298                  * processing.
3299                  */
3300         }
3301
3302         /*
3303          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3304          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3305          * errors with errors that happened to the zio itself when
3306          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3307          */
3308         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3309
3310         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3311             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3312             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3313                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3314
3315         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3316
3317         /*
3318          * Godfather I/Os should never suspend.
3319          */
3320         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3321             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3322                 zio->io_reexecute = 0;
3323
3324         if (zio->io_reexecute) {
3325                 /*
3326                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3327                  *
3328                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3329                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3330                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3331                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3332                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3333                  *
3334                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3335                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3336                  * parents not executing until children are ready.
3337                  */
3338                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3339
3340                 zio->io_gang_leader = NULL;
3341
3342                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3343                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3344                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3345
3346                 /*
3347                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3348                  * not a true parent to them. It will track them through
3349                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3350                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3351                  * I/O to return status without blocking.
3352                  */
3353                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3354                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3355                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3356
3357                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3358                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3359                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3360                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3361                         }
3362                 }
3363
3364                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3365                         /*
3366                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3367                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3368                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3369                          */
3370                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3371                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3372                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3373                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3374                         /*
3375                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3376                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3377                          */
3378                         zio_suspend(spa, zio);
3379                 } else {
3380                         /*
3381                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3382                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3383                          */
3384 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3385                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3386 #else
3387                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3388 #endif
3389                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3390                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3391                             0, &zio->io_tqent);
3392                 }
3393                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3394         }
3395
3396         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3397         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3398         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3399
3400         /*
3401          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3402          */
3403         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3404                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3405                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3406                 zcr->zcr_next = NULL;
3407                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3408                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3409         }
3410
3411         /*
3412          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3413          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3414          * such, cannot acquire any new parents.
3415          */
3416         if (zio->io_done)
3417                 zio->io_done(zio);
3418
3419         mutex_enter(&zio->io_lock);
3420         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3421         mutex_exit(&zio->io_lock);
3422
3423         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3424                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3425                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3426                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3427                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3428         }
3429
3430         if (zio->io_waiter != NULL) {
3431                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3432                 zio->io_executor = NULL;
3433                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3434                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3435         } else {
3436                 zio_destroy(zio);
3437         }
3438
3439         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3440 }
3441
3442 /*
3443  * ==========================================================================
3444  * I/O pipeline definition
3445  * ==========================================================================
3446  */
3447 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3448         NULL,
3449         zio_read_bp_init,
3450         zio_free_bp_init,
3451         zio_issue_async,
3452         zio_write_bp_init,
3453         zio_checksum_generate,
3454         zio_nop_write,
3455         zio_ddt_read_start,
3456         zio_ddt_read_done,
3457         zio_ddt_write,
3458         zio_ddt_free,
3459         zio_gang_assemble,
3460         zio_gang_issue,
3461         zio_dva_allocate,
3462         zio_dva_free,
3463         zio_dva_claim,
3464         zio_ready,
3465         zio_vdev_io_start,
3466         zio_vdev_io_done,
3467         zio_vdev_io_assess,
3468         zio_checksum_verify,
3469         zio_done
3470 };
3471
3472
3473
3474
3475 /*
3476  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3477  * pre-order traversal of the object tree.
3478  *
3479  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3480  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3481  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3482  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3483  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3484  * non-meta-dnode bookmarks.
3485  *
3486  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3487  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3488  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3489  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3490  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3491  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3492  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3493  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3494  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3495  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3496  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3497  */
3498 int
3499 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3500     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3501 {
3502         /*
3503          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3504          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3505          * normal-object equivalents.
3506          */
3507         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3508         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3509         uint64_t zb1level, zb2level;
3510
3511         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3512             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3513             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3514                 return (0);
3515
3516         /*
3517          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3518          */
3519         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3520         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3521
3522         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3523                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3524                 zb1L0 = 0;
3525                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3526         } else {
3527                 zb1obj = zb1->zb_object;
3528                 zb1level = zb1->zb_level;
3529         }
3530
3531         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3532                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3533                 zb2L0 = 0;
3534                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3535         } else {
3536                 zb2obj = zb2->zb_object;
3537                 zb2level = zb2->zb_level;
3538         }
3539
3540         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3541         if (zb1obj != zb2obj)
3542                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3543         else if (zb1L0 != zb2L0)
3544                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3545         else if (zb1level != zb2level)
3546                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
3547         /*
3548          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
3549          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
3550          * There is presently no way to change the indirect block sizes
3551          */
3552         return (0);
3553 }
3554
3555 /*
3556  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
3557  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
3558  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
3559  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
3560  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
3561  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
3562  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
3563  *  visited.
3564  */
3565 boolean_t
3566 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
3567     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
3568 {
3569         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
3570         mod_zb.zb_blkid++;
3571         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
3572
3573         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3574         if (dnp == NULL)
3575                 return (B_FALSE);
3576
3577         /*
3578          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
3579          * data block size in sectors, because that variable is only used if
3580          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
3581          * know without examining it what object it refers to, and there's no
3582          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
3583          *
3584          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
3585          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
3586          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
3587          * always 1, so the math works out.
3588          *
3589          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
3590          * to make sure that this code still works afterwards.
3591          */
3592         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
3593             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
3594             last_block) <= 0);
3595 }