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 2008 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  23  * Use is subject to license terms.
  24  */
  25
  26 #include <sys/zfs_context.h>
  27 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
  28 #include <sys/spa.h>
  29 #include <sys/txg.h>
  30 #include <sys/spa_impl.h>
  31 #include <sys/vdev_impl.h>
  32 #include <sys/zio_impl.h>
  33 #include <sys/zio_compress.h>
  34 #include <sys/zio_checksum.h>
  35
  36 /*
  37  * ==========================================================================
  38  * I/O priority table
  39  * ==========================================================================
  40  */
  41 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
  42         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
  43         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
  44         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
  45         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
  46         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
  47         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
  48         0,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
  49         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
  50         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
  51         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
  52 };
  53
  54 /*
  55  * ==========================================================================
  56  * I/O type descriptions
  57  * ==========================================================================
  58  */
  59 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
  60         "null", "read", "write", "free", "claim", "ioctl" };
  61
  62 #define SYNC_PASS_DEFERRED_FREE 1       /* defer frees after this pass */
  63 #define SYNC_PASS_DONT_COMPRESS 4       /* don't compress after this pass */
  64 #define SYNC_PASS_REWRITE       1       /* rewrite new bps after this pass */
  65
  66 /*
  67  * ==========================================================================
  68  * I/O kmem caches
  69  * ==========================================================================
  70  */
  71 kmem_cache_t *zio_cache;
  72 #ifdef ZIO_USE_UMA
  73 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
  74 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
  75 #endif
  76
  77 #ifdef _KERNEL
  78 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
  79 #endif
  80
  81 /*
  82  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
  83  * stage set or will have it later in its lifetime.
  84  */
  85 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) \
  86         ((zio)->io_orig_pipeline & (1U << ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE))
  87
  88 void
  89 zio_init(void)
  90 {
  91 #ifdef ZIO_USE_UMA
  92         size_t c;
  93 #endif
  94 #if 0
  95         vmem_t *data_alloc_arena = NULL;
  96
  97 #ifdef _KERNEL
  98         data_alloc_arena = zio_alloc_arena;
  99 #endif
 100 #endif
 101         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache", sizeof (zio_t), 0,
 102             NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
 103
 104 #ifdef ZIO_USE_UMA
 105         /*
 106          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
 107          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
 108          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
 109          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
 110          */
 111         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
 112                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
 113                 size_t p2 = size;
 114                 size_t align = 0;
 115
 116                 while (p2 & (p2 - 1))
 117                         p2 &= p2 - 1;
 118
 119                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
 120                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
 121                 } else if (P2PHASE(size, PAGESIZE) == 0) {
 122                         align = PAGESIZE;
 123                 } else if (P2PHASE(size, p2 >> 2) == 0) {
 124                         align = p2 >> 2;
 125                 }
 126
 127                 if (align != 0) {
 128                         char name[36];
 129                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
 130                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
 131                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_NODEBUG);
 132
 133                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
 134                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
 135                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, data_alloc_arena,
 136                             KMC_NODEBUG);
 137                 }
 138         }
 139
 140         while (--c != 0) {
 141                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
 142                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
 143                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
 144
 145                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
 146                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
 147                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
 148         }
 149 #endif
 150
 151         zio_inject_init();
 152 }
 153
 154 void
 155 zio_fini(void)
 156 {
 157 #ifdef ZIO_USE_UMA
 158         size_t c;
 159         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
 160         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
 161
 162         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
 163                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
 164                         last_cache = zio_buf_cache[c];
 165                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
 166                 }
 167                 zio_buf_cache[c] = NULL;
 168
 169                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
 170                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
 171                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
 172                 }
 173                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
 174         }
 175 #endif
 176
 177         kmem_cache_destroy(zio_cache);
 178
 179         zio_inject_fini();
 180 }
 181
 182 /*
 183  * ==========================================================================
 184  * Allocate and free I/O buffers
 185  * ==========================================================================
 186  */
 187
 188 /*
 189  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
 190  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
 191  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
 192  * excess / transient data in-core during a crashdump.
 193  */
 194 void *
 195 zio_buf_alloc(size_t size)
 196 {
 197 #ifdef ZIO_USE_UMA
 198         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 199
 200         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 201
 202         return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
 203 #else
 204         return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
 205 #endif
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
 210  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
 211  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
 212  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
 213  */
 214 void *
 215 zio_data_buf_alloc(size_t size)
 216 {
 217 #ifdef ZIO_USE_UMA
 218         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 219
 220         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 221
 222         return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
 223 #else
 224         return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
 225 #endif
 226 }
 227
 228 void
 229 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
 230 {
 231 #ifdef ZIO_USE_UMA
 232         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 233
 234         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 235
 236         kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
 237 #else
 238         kmem_free(buf, size);
 239 #endif
 240 }
 241
 242 void
 243 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
 244 {
 245 #ifdef ZIO_USE_UMA
 246         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 247
 248         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 249
 250         kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
 251 #else
 252         kmem_free(buf, size);
 253 #endif
 254 }
 255
 256 /*
 257  * ==========================================================================
 258  * Push and pop I/O transform buffers
 259  * ==========================================================================
 260  */
 261 static void
 262 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
 263         zio_transform_func_t *transform)
 264 {
 265         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
 266
 267         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
 268         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
 269         zt->zt_bufsize = bufsize;
 270         zt->zt_transform = transform;
 271
 272         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
 273         zio->io_transform_stack = zt;
 274
 275         zio->io_data = data;
 276         zio->io_size = size;
 277 }
 278
 279 static void
 280 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
 281 {
 282         zio_transform_t *zt;
 283
 284         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
 285                 if (zt->zt_transform != NULL)
 286                         zt->zt_transform(zio,
 287                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
 288
 289                 zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
 290
 291                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
 292                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
 293                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
 294
 295                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
 296         }
 297 }
 298
 299 /*
 300  * ==========================================================================
 301  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
 302  * ==========================================================================
 303  */
 304 static void
 305 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
 306 {
 307         ASSERT(zio->io_size > size);
 308
 309         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
 310                 bcopy(zio->io_data, data, size);
 311 }
 312
 313 static void
 314 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
 315 {
 316         if (zio->io_error == 0 &&
 317             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
 318             zio->io_data, zio->io_size, data, size) != 0)
 319                 zio->io_error = EIO;
 320 }
 321
 322 /*
 323  * ==========================================================================
 324  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
 325  * ==========================================================================
 326  */
 327
 328 static void
 329 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *zio)
 330 {
 331         mutex_enter(&pio->io_lock);
 332         if (zio->io_stage < ZIO_STAGE_READY)
 333                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_READY]++;
 334         if (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE)
 335                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_DONE]++;
 336         zio->io_sibling_prev = NULL;
 337         zio->io_sibling_next = pio->io_child;
 338         if (pio->io_child != NULL)
 339                 pio->io_child->io_sibling_prev = zio;
 340         pio->io_child = zio;
 341         zio->io_parent = pio;
 342         mutex_exit(&pio->io_lock);
 343 }
 344
 345 static void
 346 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *zio)
 347 {
 348         zio_t *next, *prev;
 349
 350         ASSERT(zio->io_parent == pio);
 351
 352         mutex_enter(&pio->io_lock);
 353         next = zio->io_sibling_next;
 354         prev = zio->io_sibling_prev;
 355         if (next != NULL)
 356                 next->io_sibling_prev = prev;
 357         if (prev != NULL)
 358                 prev->io_sibling_next = next;
 359         if (pio->io_child == zio)
 360                 pio->io_child = next;
 361         mutex_exit(&pio->io_lock);
 362 }
 363
 364 static boolean_t
 365 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
 366 {
 367         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
 368         boolean_t waiting = B_FALSE;
 369
 370         mutex_enter(&zio->io_lock);
 371         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
 372         if (*countp != 0) {
 373                 zio->io_stage--;
 374                 zio->io_stall = countp;
 375                 waiting = B_TRUE;
 376         }
 377         mutex_exit(&zio->io_lock);
 378
 379         return (waiting);
 380 }
 381
 382 static void
 383 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
 384 {
 385         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
 386         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
 387
 388         mutex_enter(&pio->io_lock);
 389         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
 390                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
 391         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
 392         ASSERT3U(*countp, >, 0);
 393         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
 394                 pio->io_stall = NULL;
 395                 mutex_exit(&pio->io_lock);
 396                 zio_execute(pio);
 397         } else {
 398                 mutex_exit(&pio->io_lock);
 399         }
 400 }
 401
 402 static void
 403 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
 404 {
 405         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
 406                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
 407 }
 408
 409 /*
 410  * ==========================================================================
 411  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
 412  * ==========================================================================
 413  */
 414 static zio_t *
 415 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
 416     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
 417     zio_type_t type, int priority, int flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
 418     const zbookmark_t *zb, uint8_t stage, uint32_t pipeline)
 419 {
 420         zio_t *zio;
 421
 422         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
 423         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
 424         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
 425
 426         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
 427         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
 428         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
 429
 430         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
 431         bzero(zio, sizeof (zio_t));
 432
 433         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
 434         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
 435
 436         if (vd != NULL)
 437                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
 438         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
 439                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
 440         else
 441                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
 442
 443         if (bp != NULL) {
 444                 zio->io_bp = bp;
 445                 zio->io_bp_copy = *bp;
 446                 zio->io_bp_orig = *bp;
 447                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE)
 448                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
 449                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
 450                         if (BP_IS_GANG(bp))
 451                                 pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
 452                         zio->io_logical = zio;
 453                 }
 454         }
 455
 456         zio->io_spa = spa;
 457         zio->io_txg = txg;
 458         zio->io_data = data;
 459         zio->io_size = size;
 460         zio->io_done = done;
 461         zio->io_private = private;
 462         zio->io_type = type;
 463         zio->io_priority = priority;
 464         zio->io_vd = vd;
 465         zio->io_offset = offset;
 466         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
 467         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
 468         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
 469
 470         if (zb != NULL)
 471                 zio->io_bookmark = *zb;
 472
 473         if (pio != NULL) {
 474                 /*
 475                  * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
 476                  * Gang I/Os can have gang or vdev children.
 477                  * Vdev I/Os can only have vdev children.
 478                  * The following ASSERT captures all of these constraints.
 479                  */
 480                 ASSERT(zio->io_child_type <= pio->io_child_type);
 481                 if (zio->io_logical == NULL)
 482                         zio->io_logical = pio->io_logical;
 483                 zio_add_child(pio, zio);
 484         }
 485
 486         return (zio);
 487 }
 488
 489 static void
 490 zio_destroy(zio_t *zio)
 491 {
 492         spa_t *spa = zio->io_spa;
 493         uint8_t async_root = zio->io_async_root;
 494
 495         mutex_destroy(&zio->io_lock);
 496         cv_destroy(&zio->io_cv);
 497         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
 498
 499         if (async_root) {
 500                 mutex_enter(&spa->spa_async_root_lock);
 501                 if (--spa->spa_async_root_count == 0)
 502                         cv_broadcast(&spa->spa_async_root_cv);
 503                 mutex_exit(&spa->spa_async_root_lock);
 504         }
 505 }
 506
 507 zio_t *
 508 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private,
 509         int flags)
 510 {
 511         zio_t *zio;
 512
 513         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
 514             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, NULL, 0, NULL,
 515             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
 516
 517         return (zio);
 518 }
 519
 520 zio_t *
 521 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
 522 {
 523         return (zio_null(NULL, spa, done, private, flags));
 524 }
 525
 526 zio_t *
 527 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
 528     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
 529     int priority, int flags, const zbookmark_t *zb)
 530 {
 531         zio_t *zio;
 532
 533         zio = zio_create(pio, spa, bp->blk_birth, (blkptr_t *)bp,
 534             data, size, done, private,
 535             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
 536             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PIPELINE);
 537
 538         return (zio);
 539 }
 540
 541 zio_t *
 542 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
 543     void *data, uint64_t size, zio_prop_t *zp,
 544     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
 545     int priority, int flags, const zbookmark_t *zb)
 546 {
 547         zio_t *zio;
 548
 549         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
 550             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
 551             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
 552             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
 553             zp->zp_type < DMU_OT_NUMTYPES &&
 554             zp->zp_level < 32 &&
 555             zp->zp_ndvas > 0 &&
 556             zp->zp_ndvas <= spa_max_replication(spa));
 557         ASSERT(ready != NULL);
 558
 559         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
 560             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
 561             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PIPELINE);
 562
 563         zio->io_ready = ready;
 564         zio->io_prop = *zp;
 565
 566         return (zio);
 567 }
 568
 569 zio_t *
 570 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
 571     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
 572     int flags, zbookmark_t *zb)
 573 {
 574         zio_t *zio;
 575
 576         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
 577             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
 578             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
 579
 580         return (zio);
 581 }
 582
 583 zio_t *
 584 zio_free(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
 585     zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
 586 {
 587         zio_t *zio;
 588
 589         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
 590
 591         if (bp->blk_fill == BLK_FILL_ALREADY_FREED)
 592                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, flags));
 593
 594         if (txg == spa->spa_syncing_txg &&
 595             spa_sync_pass(spa) > SYNC_PASS_DEFERRED_FREE) {
 596                 bplist_enqueue_deferred(&spa->spa_sync_bplist, bp);
 597                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, flags));
 598         }
 599
 600         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
 601             done, private, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
 602             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
 603
 604         return (zio);
 605 }
 606
 607 zio_t *
 608 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
 609     zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
 610 {
 611         zio_t *zio;
 612
 613         /*
 614          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
 615          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
 616          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
 617          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
 618          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
 619          * so that the SPA knows they're in use.
 620          *
 621          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
 622          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
 623          */
 624         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
 625         ASSERT3U(spa_first_txg(spa), <=, txg);
 626
 627         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
 628             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
 629             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
 630
 631         return (zio);
 632 }
 633
 634 zio_t *
 635 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
 636     zio_done_func_t *done, void *private, int priority, int flags)
 637 {
 638         zio_t *zio;
 639         int c;
 640
 641         if (vd->vdev_children == 0) {
 642                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
 643                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, 0, NULL,
 644                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
 645
 646                 zio->io_cmd = cmd;
 647         } else {
 648                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, flags);
 649
 650                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 651                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
 652                             done, private, priority, flags));
 653         }
 654
 655         return (zio);
 656 }
 657
 658 zio_t *
 659 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
 660     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
 661     int priority, int flags, boolean_t labels)
 662 {
 663         zio_t *zio;
 664
 665         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
 666         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
 667             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
 668         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
 669
 670         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
 671             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
 672             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
 673
 674         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
 675
 676         return (zio);
 677 }
 678
 679 zio_t *
 680 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
 681     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
 682     int priority, int flags, boolean_t labels)
 683 {
 684         zio_t *zio;
 685
 686         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
 687         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
 688             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
 689         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
 690
 691         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
 692             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
 693             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
 694
 695         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
 696
 697         if (zio_checksum_table[checksum].ci_zbt) {
 698                 /*
 699                  * zbt checksums are necessarily destructive -- they modify
 700                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
 701                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
 702                  * being written to multiple places in parallel.
 703                  */
 704                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
 705                 bcopy(data, wbuf, size);
 706                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
 707         }
 708
 709         return (zio);
 710 }
 711
 712 /*
 713  * Create a child I/O to do some work for us.
 714  */
 715 zio_t *
 716 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
 717         void *data, uint64_t size, int type, int priority, int flags,
 718         zio_done_func_t *done, void *private)
 719 {
 720         uint32_t pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
 721         zio_t *zio;
 722
 723         ASSERT(vd->vdev_parent ==
 724             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
 725
 726         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
 727                 /*
 728                  * If we have the bp, then the child should perform the
 729                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
 730                  * detection as close to the leaves as possible and
 731                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
 732                  */
 733                 pipeline |= 1U << ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
 734                 pio->io_pipeline &= ~(1U << ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY);
 735         }
 736
 737         if (vd->vdev_children == 0)
 738                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
 739
 740         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
 741             done, private, type, priority,
 742             (pio->io_flags & ZIO_FLAG_VDEV_INHERIT) |
 743             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | flags,
 744             vd, offset, &pio->io_bookmark,
 745             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START - 1, pipeline);
 746
 747         return (zio);
 748 }
 749
 750 zio_t *
 751 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
 752         int type, int priority, int flags, zio_done_func_t *done, void *private)
 753 {
 754         zio_t *zio;
 755
 756         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
 757
 758         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
 759             data, size, done, private, type, priority,
 760             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
 761             vd, offset, NULL,
 762             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START - 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
 763
 764         return (zio);
 765 }
 766
 767 void
 768 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
 769 {
 770         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
 771             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
 772             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
 773 }
 774
 775 /*
 776  * ==========================================================================
 777  * Prepare to read and write logical blocks
 778  * ==========================================================================
 779  */
 780
 781 static int
 782 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
 783 {
 784         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
 785
 786         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF && zio->io_logical == zio) {
 787                 uint64_t csize = BP_GET_PSIZE(bp);
 788                 void *cbuf = zio_buf_alloc(csize);
 789
 790                 zio_push_transform(zio, cbuf, csize, csize, zio_decompress);
 791         }
 792
 793         if (!dmu_ot[BP_GET_TYPE(bp)].ot_metadata && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
 794                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
 795
 796         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 797 }
 798
 799 static int
 800 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
 801 {
 802         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
 803         int compress = zp->zp_compress;
 804         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
 805         void *cbuf;
 806         uint64_t lsize = zio->io_size;
 807         uint64_t csize = lsize;
 808         uint64_t cbufsize = 0;
 809         int pass = 1;
 810
 811         /*
 812          * If our children haven't all reached the ready stage,
 813          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
 814          */
 815         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
 816             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
 817                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
 818
 819         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
 820                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 821
 822         ASSERT(compress != ZIO_COMPRESS_INHERIT);
 823
 824         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
 825                 /*
 826                  * We're rewriting an existing block, which means we're
 827                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
 828                  * converge, it must eventually be the case that we don't
 829                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
 830                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
 831                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
 832                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
 833                  */
 834                 pass = spa_sync_pass(zio->io_spa);
 835                 ASSERT(pass > 1);
 836
 837                 if (pass > SYNC_PASS_DONT_COMPRESS)
 838                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
 839
 840                 /*
 841                  * Only MOS (objset 0) data should need to be rewritten.
 842                  */
 843                 ASSERT(zio->io_logical->io_bookmark.zb_objset == 0);
 844
 845                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
 846                 ASSERT(MIN(zp->zp_ndvas + BP_IS_GANG(bp),
 847                     spa_max_replication(zio->io_spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
 848         }
 849
 850         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
 851                 if (!zio_compress_data(compress, zio->io_data, zio->io_size,
 852                     &cbuf, &csize, &cbufsize)) {
 853                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
 854                 } else if (csize != 0) {
 855                         zio_push_transform(zio, cbuf, csize, cbufsize, NULL);
 856                 }
 857         }
 858
 859         /*
 860          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
 861          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
 862          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
 863          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
 864          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
 865          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
 866          */
 867         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == csize &&
 868             pass > SYNC_PASS_REWRITE) {
 869                 ASSERT(csize != 0);
 870                 uint32_t gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
 871                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
 872                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
 873         } else {
 874                 BP_ZERO(bp);
 875                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
 876         }
 877
 878         if (csize == 0) {
 879                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 880         } else {
 881                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
 882                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
 883                 BP_SET_PSIZE(bp, csize);
 884                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
 885                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
 886                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
 887                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
 888                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
 889         }
 890
 891         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 892 }
 893
 894 /*
 895  * ==========================================================================
 896  * Execute the I/O pipeline
 897  * ==========================================================================
 898  */
 899
 900 static void
 901 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
 902 {
 903         zio_type_t t = zio->io_type;
 904
 905         /*
 906          * If we're a config writer, the normal issue and interrupt threads
 907          * may all be blocked waiting for the config lock.  In this case,
 908          * select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
 909          */
 910         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER)
 911                 t = ZIO_TYPE_NULL;
 912
 913         /*
 914          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
 915          */
 916         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
 917                 t = ZIO_TYPE_NULL;
 918
 919         (void) taskq_dispatch(zio->io_spa->spa_zio_taskq[t][q],
 920             (task_func_t *)zio_execute, zio, TQ_SLEEP);
 921 }
 922
 923 static boolean_t
 924 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
 925 {
 926         kthread_t *executor = zio->io_executor;
 927         spa_t *spa = zio->io_spa;
 928
 929         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
 930                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
 931                         return (B_TRUE);
 932
 933         return (B_FALSE);
 934 }
 935
 936 static int
 937 zio_issue_async(zio_t *zio)
 938 {
 939         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE);
 940
 941         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
 942 }
 943
 944 void
 945 zio_interrupt(zio_t *zio)
 946 {
 947         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
 948 }
 949
 950 /*
 951  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
 952  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
 953  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
 954  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
 955  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
 956  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
 957  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
 958  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait().
 959  *
 960  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
 961  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
 962  */
 963 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[ZIO_STAGES];
 964
 965 void
 966 zio_execute(zio_t *zio)
 967 {
 968         zio->io_executor = curthread;
 969
 970         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
 971                 uint32_t pipeline = zio->io_pipeline;
 972                 zio_stage_t stage = zio->io_stage;
 973                 int rv;
 974
 975                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
 976
 977                 while (((1U << ++stage) & pipeline) == 0)
 978                         continue;
 979
 980                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
 981                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
 982
 983                 /*
 984                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
 985                  * will grab a config lock that is held across I/O,
 986                  * issue async to avoid deadlock.
 987                  */
 988                 if (((1U << stage) & ZIO_CONFIG_LOCK_BLOCKING_STAGES) &&
 989                     zio->io_vd == NULL &&
 990                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
 991                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE);
 992                         return;
 993                 }
 994
 995                 zio->io_stage = stage;
 996                 rv = zio_pipeline[stage](zio);
 997
 998                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
 999                         return;
1000
1001                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1002         }
1003 }
1004
1005 /*
1006  * ==========================================================================
1007  * Initiate I/O, either sync or async
1008  * ==========================================================================
1009  */
1010 int
1011 zio_wait(zio_t *zio)
1012 {
1013         int error;
1014
1015         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1016         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1017
1018         zio->io_waiter = curthread;
1019
1020         zio_execute(zio);
1021
1022         mutex_enter(&zio->io_lock);
1023         while (zio->io_executor != NULL)
1024                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1025         mutex_exit(&zio->io_lock);
1026
1027         error = zio->io_error;
1028         zio_destroy(zio);
1029
1030         return (error);
1031 }
1032
1033 void
1034 zio_nowait(zio_t *zio)
1035 {
1036         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1037
1038         if (zio->io_parent == NULL && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1039                 /*
1040                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1041                  * Attach it to the pool's global async root zio so that
1042                  * spa_unload() has a way of waiting for async I/O to finish.
1043                  */
1044                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1045                 zio->io_async_root = B_TRUE;
1046                 mutex_enter(&spa->spa_async_root_lock);
1047                 spa->spa_async_root_count++;
1048                 mutex_exit(&spa->spa_async_root_lock);
1049         }
1050
1051         zio_execute(zio);
1052 }
1053
1054 /*
1055  * ==========================================================================
1056  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1057  * ==========================================================================
1058  */
1059
1060 static void
1061 zio_reexecute(zio_t *pio)
1062 {
1063         zio_t *zio, *zio_next;
1064
1065         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1066         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1067         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1068         pio->io_reexecute = 0;
1069         pio->io_error = 0;
1070         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1071                 pio->io_child_error[c] = 0;
1072
1073         if (IO_IS_ALLOCATING(pio)) {
1074                 /*
1075                  * Remember the failed bp so that the io_ready() callback
1076                  * can update its accounting upon reexecution.  The block
1077                  * was already freed in zio_done(); we indicate this with
1078                  * a fill count of -1 so that zio_free() knows to skip it.
1079                  */
1080                 blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1081                 ASSERT(bp->blk_birth == 0 || bp->blk_birth == pio->io_txg);
1082                 bp->blk_fill = BLK_FILL_ALREADY_FREED;
1083                 pio->io_bp_orig = *bp;
1084                 BP_ZERO(bp);
1085         }
1086
1087         /*
1088          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1089          * New children go to the head of the io_child list, however,
1090          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1091          * the remainder of the io_child list, from 'zio_next' onward,
1092          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'zio'.
1093          */
1094         for (zio = pio->io_child; zio != NULL; zio = zio_next) {
1095                 zio_next = zio->io_sibling_next;
1096                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1097                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_READY]++;
1098                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_DONE]++;
1099                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1100                 zio_reexecute(zio);
1101         }
1102
1103         /*
1104          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1105          */
1106         zio_execute(pio);
1107 }
1108
1109 void
1110 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1111 {
1112         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1113                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1114                     "failure and the failure mode property for this pool "
1115                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1116
1117         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1118
1119         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1120
1121         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1122                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL, 0);
1123
1124         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1125
1126         if (zio != NULL) {
1127                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1128                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1129                 ASSERT(zio->io_parent == NULL);
1130                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1131                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1132         }
1133
1134         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1135 }
1136
1137 void
1138 zio_resume(spa_t *spa)
1139 {
1140         zio_t *pio, *zio;
1141
1142         /*
1143          * Reexecute all previously suspended i/o.
1144          */
1145         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1146         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1147         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1148         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1149         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1150         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1151
1152         if (pio == NULL)
1153                 return;
1154
1155         while ((zio = pio->io_child) != NULL) {
1156                 zio_remove_child(pio, zio);
1157                 zio->io_parent = NULL;
1158                 zio_reexecute(zio);
1159         }
1160
1161         ASSERT(pio->io_children[ZIO_CHILD_LOGICAL][ZIO_WAIT_DONE] == 0);
1162
1163         (void) zio_wait(pio);
1164 }
1165
1166 void
1167 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1168 {
1169         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1170         while (spa_suspended(spa))
1171                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1172         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1173 }
1174
1175 /*
1176  * ==========================================================================
1177  * Gang blocks.
1178  *
1179  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1180  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1181  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1182  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1183  * block from smaller fragments.
1184  *
1185  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1186  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1187  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1188  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1189  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1190  *
1191  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1192  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1193  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1194  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1195  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1196  *
1197  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1198  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1199  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1200  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1201  *
1202  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1203  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1204  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1205  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1206  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1207  * bps for every constituent of the gang block.
1208  *
1209  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1210  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1211  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1212  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1213  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1214  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1215  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1216  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1217  * gang header's blk_cksum as described above.
1218  *
1219  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1220  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1221  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1222  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1223  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1224  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1225  *
1226  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1227  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1228  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1229  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1230  *
1231  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1232  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1233  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1234  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1235  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1236  *
1237  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1238  * ==========================================================================
1239  */
1240
1241 static zio_t *
1242 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1243 {
1244         if (gn != NULL)
1245                 return (pio);
1246
1247         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1248             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1249             &pio->io_bookmark));
1250 }
1251
1252 zio_t *
1253 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1254 {
1255         zio_t *zio;
1256
1257         if (gn != NULL) {
1258                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1259                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1260                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1261                 /*
1262                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1263                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1264                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1265                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1266                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1267                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1268                  * this is just good hygiene.)
1269                  */
1270                 if (gn != pio->io_logical->io_gang_tree) {
1271                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1272                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1273                 }
1274         } else {
1275                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1276                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1277                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1278         }
1279
1280         return (zio);
1281 }
1282
1283 /* ARGSUSED */
1284 zio_t *
1285 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1286 {
1287         return (zio_free(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1288             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1289 }
1290
1291 /* ARGSUSED */
1292 zio_t *
1293 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1294 {
1295         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1296             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1297 }
1298
1299 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1300         NULL,
1301         zio_read_gang,
1302         zio_rewrite_gang,
1303         zio_free_gang,
1304         zio_claim_gang,
1305         NULL
1306 };
1307
1308 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1309
1310 static zio_gang_node_t *
1311 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1312 {
1313         zio_gang_node_t *gn;
1314
1315         ASSERT(*gnpp == NULL);
1316
1317         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1318         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1319         *gnpp = gn;
1320
1321         return (gn);
1322 }
1323
1324 static void
1325 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1326 {
1327         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1328
1329         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1330                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1331
1332         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1333         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1334         *gnpp = NULL;
1335 }
1336
1337 static void
1338 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1339 {
1340         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1341
1342         if (gn == NULL)
1343                 return;
1344
1345         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1346                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1347
1348         zio_gang_node_free(gnpp);
1349 }
1350
1351 static void
1352 zio_gang_tree_assemble(zio_t *lio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1353 {
1354         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1355
1356         ASSERT(lio->io_logical == lio);
1357         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1358
1359         zio_nowait(zio_read(lio, lio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1360             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1361             lio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(lio), &lio->io_bookmark));
1362 }
1363
1364 static void
1365 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1366 {
1367         zio_t *lio = zio->io_logical;
1368         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1369         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1370
1371         ASSERT(zio->io_parent == lio);
1372         ASSERT(zio->io_child == NULL);
1373
1374         if (zio->io_error)
1375                 return;
1376
1377         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1378                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1379
1380         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1381         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1382         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zbt_magic == ZBT_MAGIC);
1383
1384         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1385                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1386                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1387                         continue;
1388                 zio_gang_tree_assemble(lio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1389         }
1390 }
1391
1392 static void
1393 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1394 {
1395         zio_t *lio = pio->io_logical;
1396         zio_t *zio;
1397
1398         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1399         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(lio->io_bp));
1400         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == lio->io_gang_tree);
1401
1402         /*
1403          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1404          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1405          */
1406         zio = zio_gang_issue_func[lio->io_type](pio, bp, gn, data);
1407
1408         if (gn != NULL) {
1409                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zbt_magic == ZBT_MAGIC);
1410
1411                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1412                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1413                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1414                                 continue;
1415                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1416                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1417                 }
1418         }
1419
1420         if (gn == lio->io_gang_tree)
1421                 ASSERT3P((char *)lio->io_data + lio->io_size, ==, data);
1422
1423         if (zio != pio)
1424                 zio_nowait(zio);
1425 }
1426
1427 static int
1428 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1429 {
1430         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1431
1432         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio == zio->io_logical);
1433
1434         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1435
1436         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1437 }
1438
1439 static int
1440 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1441 {
1442         zio_t *lio = zio->io_logical;
1443         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1444
1445         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1446                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1447
1448         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio == lio);
1449
1450         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1451                 zio_gang_tree_issue(lio, lio->io_gang_tree, bp, lio->io_data);
1452         else
1453                 zio_gang_tree_free(&lio->io_gang_tree);
1454
1455         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1456
1457         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1458 }
1459
1460 static void
1461 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1462 {
1463         zio_t *pio = zio->io_parent;
1464         zio_t *lio = zio->io_logical;
1465         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1466         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1467         uint64_t asize;
1468
1469         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1470                 return;
1471
1472         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1473
1474         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1475         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, ==, lio->io_prop.zp_ndvas);
1476         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1477         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_ndvas, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1478         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1479
1480         mutex_enter(&pio->io_lock);
1481         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1482                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1483                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1484                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1485                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1486         }
1487         mutex_exit(&pio->io_lock);
1488 }
1489
1490 static int
1491 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1492 {
1493         spa_t *spa = pio->io_spa;
1494         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1495         zio_t *lio = pio->io_logical;
1496         zio_t *zio;
1497         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1498         zio_gbh_phys_t *gbh;
1499         uint64_t txg = pio->io_txg;
1500         uint64_t resid = pio->io_size;
1501         uint64_t lsize;
1502         int ndvas = lio->io_prop.zp_ndvas;
1503         int gbh_ndvas = MIN(ndvas + 1, spa_max_replication(spa));
1504         zio_prop_t zp;
1505         int error;
1506
1507         error = metaslab_alloc(spa, spa->spa_normal_class, SPA_GANGBLOCKSIZE,
1508             bp, gbh_ndvas, txg, pio == lio ? NULL : lio->io_bp,
1509             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1510         if (error) {
1511                 pio->io_error = error;
1512                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1513         }
1514
1515         if (pio == lio) {
1516                 gnpp = &lio->io_gang_tree;
1517         } else {
1518                 gnpp = pio->io_private;
1519                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1520         }
1521
1522         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1523         gbh = gn->gn_gbh;
1524         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1525
1526         /*
1527          * Create the gang header.
1528          */
1529         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1530             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1531
1532         /*
1533          * Create and nowait the gang children.
1534          */
1535         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1536                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1537                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1538                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1539
1540                 zp.zp_checksum = lio->io_prop.zp_checksum;
1541                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1542                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1543                 zp.zp_level = 0;
1544                 zp.zp_ndvas = lio->io_prop.zp_ndvas;
1545
1546                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1547                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1548                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1549                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1550                     &pio->io_bookmark));
1551         }
1552
1553         /*
1554          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1555          */
1556         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1557
1558         zio_nowait(zio);
1559
1560         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1561 }
1562
1563 /*
1564  * ==========================================================================
1565  * Allocate and free blocks
1566  * ==========================================================================
1567  */
1568
1569 static int
1570 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
1571 {
1572         spa_t *spa = zio->io_spa;
1573         metaslab_class_t *mc = spa->spa_normal_class;
1574         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1575         int error;
1576
1577         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
1578         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(bp), ==, 0);
1579         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, >, 0);
1580         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, <=, spa_max_replication(spa));
1581         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
1582
1583         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
1584             zio->io_prop.zp_ndvas, zio->io_txg, NULL, 0);
1585
1586         if (error) {
1587                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
1588                         return (zio_write_gang_block(zio));
1589                 zio->io_error = error;
1590         }
1591
1592         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1593 }
1594
1595 static int
1596 zio_dva_free(zio_t *zio)
1597 {
1598         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
1599
1600         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1601 }
1602
1603 static int
1604 zio_dva_claim(zio_t *zio)
1605 {
1606         int error;
1607
1608         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
1609         if (error)
1610                 zio->io_error = error;
1611
1612         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
1617  * and we want to give back the block we just allocated.
1618  * This handles both normal blocks and gang blocks.
1619  */
1620 static void
1621 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
1622 {
1623         spa_t *spa = zio->io_spa;
1624         boolean_t now = !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE);
1625
1626         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
1627
1628         if (zio->io_bp == bp && !now) {
1629                 /*
1630                  * This is a rewrite for sync-to-convergence.
1631                  * We can't do a metaslab_free(NOW) because bp wasn't allocated
1632                  * during this sync pass, which means that metaslab_sync()
1633                  * already committed the allocation.
1634                  */
1635                 ASSERT(DVA_EQUAL(BP_IDENTITY(bp),
1636                     BP_IDENTITY(&zio->io_bp_orig)));
1637                 ASSERT(spa_sync_pass(spa) > 1);
1638
1639                 if (BP_IS_GANG(bp) && gn == NULL) {
1640                         /*
1641                          * This is a gang leader whose gang header(s) we
1642                          * couldn't read now, so defer the free until later.
1643                          * The block should still be intact because without
1644                          * the headers, we'd never even start the rewrite.
1645                          */
1646                         bplist_enqueue_deferred(&spa->spa_sync_bplist, bp);
1647                         return;
1648                 }
1649         }
1650
1651         if (!BP_IS_HOLE(bp))
1652                 metaslab_free(spa, bp, bp->blk_birth, now);
1653
1654         if (gn != NULL) {
1655                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1656                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
1657                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
1658                 }
1659         }
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
1664  */
1665 int
1666 zio_alloc_blk(spa_t *spa, uint64_t size, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
1667     uint64_t txg)
1668 {
1669         int error;
1670
1671         error = metaslab_alloc(spa, spa->spa_log_class, size,
1672             new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
1673
1674         if (error)
1675                 error = metaslab_alloc(spa, spa->spa_normal_class, size,
1676                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
1677
1678         if (error == 0) {
1679                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
1680                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
1681                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
1682                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp, ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
1683                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
1684                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
1685                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1686         }
1687
1688         return (error);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Free an intent log block.  We know it can't be a gang block, so there's
1693  * nothing to do except metaslab_free() it.
1694  */
1695 void
1696 zio_free_blk(spa_t *spa, blkptr_t *bp, uint64_t txg)
1697 {
1698         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
1699
1700         metaslab_free(spa, bp, txg, B_FALSE);
1701 }
1702
1703 /*
1704  * ==========================================================================
1705  * Read and write to physical devices
1706  * ==========================================================================
1707  */
1708
1709 static void
1710 zio_vdev_io_probe_done(zio_t *zio)
1711 {
1712         zio_t *dio;
1713         vdev_t *vd = zio->io_private;
1714
1715         mutex_enter(&vd->vdev_probe_lock);
1716         ASSERT(vd->vdev_probe_zio == zio);
1717         vd->vdev_probe_zio = NULL;
1718         mutex_exit(&vd->vdev_probe_lock);
1719
1720         while ((dio = zio->io_delegate_list) != NULL) {
1721                 zio->io_delegate_list = dio->io_delegate_next;
1722                 dio->io_delegate_next = NULL;
1723                 if (!vdev_accessible(vd, dio))
1724                         dio->io_error = ENXIO;
1725                 zio_execute(dio);
1726         }
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Probe the device to determine whether I/O failure is specific to this
1731  * zio (e.g. a bad sector) or affects the entire vdev (e.g. unplugged).
1732  */
1733 static int
1734 zio_vdev_io_probe(zio_t *zio)
1735 {
1736         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1737         zio_t *pio = NULL;
1738         boolean_t created_pio = B_FALSE;
1739
1740         /*
1741          * Don't probe the probe.
1742          */
1743         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_PROBE)
1744                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1745
1746         /*
1747          * To prevent 'probe storms' when a device fails, we create
1748          * just one probe i/o at a time.  All zios that want to probe
1749          * this vdev will join the probe zio's io_delegate_list.
1750          */
1751         mutex_enter(&vd->vdev_probe_lock);
1752
1753         if ((pio = vd->vdev_probe_zio) == NULL) {
1754                 vd->vdev_probe_zio = pio = zio_root(zio->io_spa,
1755                     zio_vdev_io_probe_done, vd, ZIO_FLAG_CANFAIL);
1756                 created_pio = B_TRUE;
1757                 vd->vdev_probe_wanted = B_TRUE;
1758                 spa_async_request(zio->io_spa, SPA_ASYNC_PROBE);
1759         }
1760
1761         zio->io_delegate_next = pio->io_delegate_list;
1762         pio->io_delegate_list = zio;
1763
1764         mutex_exit(&vd->vdev_probe_lock);
1765
1766         if (created_pio) {
1767                 zio_nowait(vdev_probe(vd, pio));
1768                 zio_nowait(pio);
1769         }
1770
1771         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1772 }
1773
1774 static int
1775 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
1776 {
1777         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1778         uint64_t align;
1779         spa_t *spa = zio->io_spa;
1780
1781         ASSERT(zio->io_error == 0);
1782         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
1783
1784         if (vd == NULL) {
1785                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
1786                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
1787
1788                 /*
1789                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
1790                  */
1791                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
1792         }
1793
1794         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
1795
1796         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
1797                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
1798                 char *abuf = zio_buf_alloc(asize);
1799                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
1800                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
1801                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
1802                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
1803                 }
1804                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
1805         }
1806
1807         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
1808         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
1809         ASSERT(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || (spa_mode & FWRITE));
1810
1811         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
1812             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
1813
1814                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
1815                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1816
1817                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
1818                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1819
1820                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
1821                         zio->io_error = ENXIO;
1822                         zio_interrupt(zio);
1823                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1824                 }
1825
1826         }
1827
1828         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
1829 }
1830
1831 static int
1832 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
1833 {
1834         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1835         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
1836         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
1837
1838         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
1839                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1840
1841         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
1842
1843         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1844
1845                 vdev_queue_io_done(zio);
1846
1847                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
1848                         vdev_cache_write(zio);
1849
1850                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
1851                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd, EIO);
1852
1853                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
1854                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
1855
1856                 if (zio->io_error) {
1857                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
1858                                 zio->io_error = ENXIO;
1859                         } else {
1860                                 unexpected_error = B_TRUE;
1861                         }
1862                 }
1863         }
1864
1865         ops->vdev_op_io_done(zio);
1866
1867         if (unexpected_error)
1868                 return (zio_vdev_io_probe(zio));
1869
1870         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1871 }
1872
1873 static int
1874 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
1875 {
1876         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1877
1878         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
1879                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1880
1881         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
1882                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
1883
1884         if (zio->io_vsd != NULL) {
1885                 zio->io_vsd_free(zio);
1886                 zio->io_vsd = NULL;
1887         }
1888
1889         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
1890                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
1891
1892         /*
1893          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
1894          */
1895         if (zio->io_error && vd == NULL &&
1896             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1897                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
1898                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
1899                 zio->io_error = 0;
1900                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
1901                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
1902                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START - 1;
1903                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE);
1904                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1905         }
1906
1907         /*
1908          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
1909          * if the device is not accessible at all.
1910          */
1911         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
1912             !vdev_accessible(vd, zio))
1913                 zio->io_error = ENXIO;
1914
1915         /*
1916          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
1917          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
1918          */
1919         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
1920             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
1921                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
1922
1923         if (zio->io_error)
1924                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1925
1926         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1927 }
1928
1929 void
1930 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
1931 {
1932         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
1933         ASSERT(zio->io_error == 0);
1934
1935         zio->io_stage--;
1936 }
1937
1938 void
1939 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
1940 {
1941         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
1942
1943         zio->io_stage--;
1944 }
1945
1946 void
1947 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
1948 {
1949         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
1950         ASSERT(zio->io_error == 0);
1951
1952         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
1953         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS - 1;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * ==========================================================================
1958  * Generate and verify checksums
1959  * ==========================================================================
1960  */
1961 static int
1962 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
1963 {
1964         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1965         enum zio_checksum checksum;
1966
1967         if (bp == NULL) {
1968                 /*
1969                  * This is zio_write_phys().
1970                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
1971                  */
1972                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
1973
1974                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
1975                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1976
1977                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
1978         } else {
1979                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
1980                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
1981                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
1982                 } else {
1983                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
1984                 }
1985         }
1986
1987         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
1988
1989         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1990 }
1991
1992 static int
1993 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
1994 {
1995         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1996         int error;
1997
1998         if (bp == NULL) {
1999                 /*
2000                  * This is zio_read_phys().
2001                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2002                  */
2003                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2004                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2005
2006                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2007         }
2008
2009         if ((error = zio_checksum_error(zio)) != 0) {
2010                 zio->io_error = error;
2011                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2012                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_CHECKSUM,
2013                             zio->io_spa, zio->io_vd, zio, 0, 0);
2014                 }
2015         }
2016
2017         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2018 }
2019
2020 /*
2021  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2022  */
2023 void
2024 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2025 {
2026         zio->io_pipeline &= ~(1U << ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY);
2027 }
2028
2029 /*
2030  * ==========================================================================
2031  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2032  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2033  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2034  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2035  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2036  * ==========================================================================
2037  */
2038 int
2039 zio_worst_error(int e1, int e2)
2040 {
2041         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2042         int r1, r2;
2043
2044         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2045                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2046                         break;
2047
2048         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2049                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2050                         break;
2051
2052         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * ==========================================================================
2057  * I/O completion
2058  * ==========================================================================
2059  */
2060 static int
2061 zio_ready(zio_t *zio)
2062 {
2063         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2064         zio_t *pio = zio->io_parent;
2065
2066         if (zio->io_ready) {
2067                 if (BP_IS_GANG(bp) &&
2068                     zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY))
2069                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2070
2071                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2072                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2073                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2074
2075                 zio->io_ready(zio);
2076         }
2077
2078         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2079                 zio->io_bp_copy = *bp;
2080
2081         if (zio->io_error)
2082                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2083
2084         if (pio != NULL)
2085                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2086
2087         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2088 }
2089
2090 static int
2091 zio_done(zio_t *zio)
2092 {
2093         spa_t *spa = zio->io_spa;
2094         zio_t *pio = zio->io_parent;
2095         zio_t *lio = zio->io_logical;
2096         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2097         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2098         uint64_t psize = zio->io_size;
2099
2100         /*
2101          * If our of children haven't all completed,
2102          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2103          */
2104         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2105             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2106             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2107                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2108
2109         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2110                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2111                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2112
2113         if (bp != NULL) {
2114                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2115                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2116                 ASSERT(bp->blk_pad[2] == 0);
2117                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2118                     (pio != NULL && bp == pio->io_bp));
2119                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2120                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2121                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2122                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2123                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2124                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2125                 }
2126         }
2127
2128         /*
2129          * If there were child vdev or gang errors, they apply to us now.
2130          */
2131         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2132         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2133
2134         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2135
2136         vdev_stat_update(zio, psize);
2137
2138         if (zio->io_error) {
2139                 /*
2140                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2141                  * generate an error message describing the I/O failure
2142                  * at the block level.  We ignore these errors if the
2143                  * device is currently unavailable.
2144                  */
2145                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
2146                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
2147
2148                 if ((zio->io_error == EIO ||
2149                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) && zio == lio) {
2150                         /*
2151                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
2152                          * error and generate a logical data ereport.
2153                          */
2154                         spa_log_error(spa, zio);
2155                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
2156                             0, 0);
2157                 }
2158         }
2159
2160         if (zio->io_error && zio == lio) {
2161                 /*
2162                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
2163                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
2164                  */
2165                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
2166
2167                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio))
2168                         if (zio->io_error != ENOSPC)
2169                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
2170                         else
2171                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2172
2173                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2174                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
2175                     zio->io_error == ENXIO &&
2176                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
2177                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2178
2179                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
2180                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2181         }
2182
2183         /*
2184          * If there were logical child errors, they apply to us now.
2185          * We defer this until now to avoid conflating logical child
2186          * errors with errors that happened to the zio itself when
2187          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
2188          */
2189         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
2190
2191         if (zio->io_reexecute) {
2192                 /*
2193                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
2194                  *
2195                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
2196                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
2197                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
2198                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
2199                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
2200                  *
2201                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
2202                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
2203                  * parents not executing until children are ready.
2204                  */
2205                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2206
2207                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio))
2208                         zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
2209
2210                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2211
2212                 if (pio != NULL) {
2213                         /*
2214                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
2215                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
2216                          * upward since we haven't permanently failed yet.
2217                          */
2218                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
2219                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2220                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
2221                         /*
2222                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
2223                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
2224                          */
2225                         zio_suspend(spa, zio);
2226                 } else {
2227                         /*
2228                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
2229                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
2230                          */
2231                         (void) taskq_dispatch(
2232                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
2233                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
2234                 }
2235                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2236         }
2237
2238         ASSERT(zio->io_child == NULL);
2239         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
2240         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
2241
2242         if (zio->io_done)
2243                 zio->io_done(zio);
2244
2245         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2246
2247         ASSERT(zio->io_delegate_list == NULL);
2248         ASSERT(zio->io_delegate_next == NULL);
2249
2250         if (pio != NULL) {
2251                 zio_remove_child(pio, zio);
2252                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2253         }
2254
2255         if (zio->io_waiter != NULL) {
2256                 mutex_enter(&zio->io_lock);
2257                 zio->io_executor = NULL;
2258                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
2259                 mutex_exit(&zio->io_lock);
2260         } else {
2261                 zio_destroy(zio);
2262         }
2263
2264         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2265 }
2266
2267 /*
2268  * ==========================================================================
2269  * I/O pipeline definition
2270  * ==========================================================================
2271  */
2272 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[ZIO_STAGES] = {
2273         NULL,
2274         zio_issue_async,
2275         zio_read_bp_init,
2276         zio_write_bp_init,
2277         zio_checksum_generate,
2278         zio_gang_assemble,
2279         zio_gang_issue,
2280         zio_dva_allocate,
2281         zio_dva_free,
2282         zio_dva_claim,
2283         zio_ready,
2284         zio_vdev_io_start,
2285         zio_vdev_io_done,
2286         zio_vdev_io_assess,
2287         zio_checksum_verify,
2288         zio_done
2289 };