]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/releng/9.2.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
- Copy stable/9 to releng/9.2 as part of the 9.2-RELEASE cycle.
[FreeBSD/releng/9.2.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) 2013 by Delphix. All rights reserved.
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 #include <sys/dmu_objset.h>
36 #include <sys/arc.h>
37 #include <sys/ddt.h>
38 #include <sys/trim_map.h>
39
40 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
41 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
42 static int zio_use_uma = 0;
43 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
44 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
45     "Use uma(9) for ZIO allocations");
46
47 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
48         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
49           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
50         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
51           "Number of successful TRIM requests" },
52         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
53           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
54         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
55           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
56 };
57
58 static kstat_t *zio_trim_ksp;
59
60 /*
61  * ==========================================================================
62  * I/O priority table
63  * ==========================================================================
64  */
65 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
66         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
67         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
68         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
69         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
70         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
71         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
72         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
73         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
74         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
75         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
76         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
77         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
78         30,     /* ZIO_PRIORITY_TRIM            */
79 };
80
81 /*
82  * ==========================================================================
83  * I/O type descriptions
84  * ==========================================================================
85  */
86 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
87         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
88         "zio_ioctl"
89 };
90
91 /*
92  * ==========================================================================
93  * I/O kmem caches
94  * ==========================================================================
95  */
96 kmem_cache_t *zio_cache;
97 kmem_cache_t *zio_link_cache;
98 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
99 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
100
101 #ifdef _KERNEL
102 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
103 #endif
104 extern int zfs_mg_alloc_failures;
105
106 /*
107  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
108  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
109  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
110  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
111  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
112  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
113  * enough analysis has been done to determine optimal values.
114  *
115  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
116  * regular blocks are not deferred.
117  */
118 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
119 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
123 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
126 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
127 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
128 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
129     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
130
131 /*
132  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
133  * stage set or will have it later in its lifetime.
134  */
135 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
136
137 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
138
139 #ifdef ZFS_DEBUG
140 int zio_buf_debug_limit = 16384;
141 #else
142 int zio_buf_debug_limit = 0;
143 #endif
144
145 void
146 zio_init(void)
147 {
148         size_t c;
149         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
150             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
151         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
152             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
153
154         /*
155          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
156          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
157          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
158          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
159          */
160         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
161                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
162                 size_t p2 = size;
163                 size_t align = 0;
164                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
165
166                 while (p2 & (p2 - 1))
167                         p2 &= p2 - 1;
168
169 #ifdef illumos
170 #ifndef _KERNEL
171                 /*
172                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
173                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
174                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
175                  * page with a watched buffer.
176                  */
177                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
178                         continue;
179 #endif
180 #endif /* illumos */
181                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
182                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
183                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
184                         align = PAGESIZE;
185                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
186                         align = p2 >> 2;
187                 }
188
189                 if (align != 0) {
190                         char name[36];
191                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
194
195                         /*
196                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
197                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
198                          * stored with the buffers.
199                          */
200                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
201                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
202                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
203                             cflags | KMC_NOTOUCH);
204                 }
205         }
206
207         while (--c != 0) {
208                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
211
212                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
213                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
214                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
215         }
216
217         /*
218          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
219          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
220          */
221         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
222                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
223         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
224                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
225
226         zio_inject_init();
227
228         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
229             KSTAT_TYPE_NAMED,
230             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
231             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
232
233         if (zio_trim_ksp != NULL) {
234                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
235                 kstat_install(zio_trim_ksp);
236         }
237 }
238
239 void
240 zio_fini(void)
241 {
242         size_t c;
243         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
244         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
245
246         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
247                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
248                         last_cache = zio_buf_cache[c];
249                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
250                 }
251                 zio_buf_cache[c] = NULL;
252
253                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
254                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
255                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
256                 }
257                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
258         }
259
260         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
261         kmem_cache_destroy(zio_cache);
262
263         zio_inject_fini();
264
265         if (zio_trim_ksp != NULL) {
266                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
267                 zio_trim_ksp = NULL;
268         }
269 }
270
271 /*
272  * ==========================================================================
273  * Allocate and free I/O buffers
274  * ==========================================================================
275  */
276
277 /*
278  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
279  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
280  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
281  * excess / transient data in-core during a crashdump.
282  */
283 void *
284 zio_buf_alloc(size_t size)
285 {
286         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
287
288         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
289
290         if (zio_use_uma)
291                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
292         else
293                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
294 }
295
296 /*
297  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
298  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
299  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
300  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
301  */
302 void *
303 zio_data_buf_alloc(size_t size)
304 {
305         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
306
307         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
308
309         if (zio_use_uma)
310                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
311         else
312                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
313 }
314
315 void
316 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
317 {
318         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
319
320         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
321
322         if (zio_use_uma)
323                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
324         else
325                 kmem_free(buf, size);
326 }
327
328 void
329 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
330 {
331         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
332
333         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
334
335         if (zio_use_uma)
336                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
337         else
338                 kmem_free(buf, size);
339 }
340
341 /*
342  * ==========================================================================
343  * Push and pop I/O transform buffers
344  * ==========================================================================
345  */
346 static void
347 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
348         zio_transform_func_t *transform)
349 {
350         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
351
352         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
353         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
354         zt->zt_bufsize = bufsize;
355         zt->zt_transform = transform;
356
357         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
358         zio->io_transform_stack = zt;
359
360         zio->io_data = data;
361         zio->io_size = size;
362 }
363
364 static void
365 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
366 {
367         zio_transform_t *zt;
368
369         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
370                 if (zt->zt_transform != NULL)
371                         zt->zt_transform(zio,
372                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
373
374                 if (zt->zt_bufsize != 0)
375                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
376
377                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
378                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
379                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
380
381                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
382         }
383 }
384
385 /*
386  * ==========================================================================
387  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
388  * ==========================================================================
389  */
390 static void
391 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
392 {
393         ASSERT(zio->io_size > size);
394
395         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
396                 bcopy(zio->io_data, data, size);
397 }
398
399 static void
400 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
401 {
402         if (zio->io_error == 0 &&
403             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
404             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
405                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
406 }
407
408 /*
409  * ==========================================================================
410  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
411  * ==========================================================================
412  */
413 /*
414  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
415  *        continue calling these functions until they return NULL.
416  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
417  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
418  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
419  *        io_walk_link, which gets annoying.)
420  */
421 zio_t *
422 zio_walk_parents(zio_t *cio)
423 {
424         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
425         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
426
427         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
428         cio->io_walk_link = zl;
429
430         if (zl == NULL)
431                 return (NULL);
432
433         ASSERT(zl->zl_child == cio);
434         return (zl->zl_parent);
435 }
436
437 zio_t *
438 zio_walk_children(zio_t *pio)
439 {
440         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
441         list_t *cl = &pio->io_child_list;
442
443         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
444         pio->io_walk_link = zl;
445
446         if (zl == NULL)
447                 return (NULL);
448
449         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
450         return (zl->zl_child);
451 }
452
453 zio_t *
454 zio_unique_parent(zio_t *cio)
455 {
456         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
457
458         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
459         return (pio);
460 }
461
462 void
463 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
464 {
465         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
466
467         /*
468          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
469          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
470          * Vdev I/Os can only have vdev children.
471          * The following ASSERT captures all of these constraints.
472          */
473         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
474
475         zl->zl_parent = pio;
476         zl->zl_child = cio;
477
478         mutex_enter(&cio->io_lock);
479         mutex_enter(&pio->io_lock);
480
481         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
482
483         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
484                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
485
486         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
487         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
488
489         pio->io_child_count++;
490         cio->io_parent_count++;
491
492         mutex_exit(&pio->io_lock);
493         mutex_exit(&cio->io_lock);
494 }
495
496 static void
497 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
498 {
499         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
500         ASSERT(zl->zl_child == cio);
501
502         mutex_enter(&cio->io_lock);
503         mutex_enter(&pio->io_lock);
504
505         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
506         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
507
508         pio->io_child_count--;
509         cio->io_parent_count--;
510
511         mutex_exit(&pio->io_lock);
512         mutex_exit(&cio->io_lock);
513
514         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
515 }
516
517 static boolean_t
518 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
519 {
520         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
521         boolean_t waiting = B_FALSE;
522
523         mutex_enter(&zio->io_lock);
524         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
525         if (*countp != 0) {
526                 zio->io_stage >>= 1;
527                 zio->io_stall = countp;
528                 waiting = B_TRUE;
529         }
530         mutex_exit(&zio->io_lock);
531
532         return (waiting);
533 }
534
535 static void
536 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
537 {
538         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
539         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
540
541         mutex_enter(&pio->io_lock);
542         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
543                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
544         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
545         ASSERT3U(*countp, >, 0);
546         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
547                 pio->io_stall = NULL;
548                 mutex_exit(&pio->io_lock);
549                 zio_execute(pio);
550         } else {
551                 mutex_exit(&pio->io_lock);
552         }
553 }
554
555 static void
556 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
557 {
558         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
559                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
560 }
561
562 /*
563  * ==========================================================================
564  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
565  * ==========================================================================
566  */
567 static zio_t *
568 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
569     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
570     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
571     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
572     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
573 {
574         zio_t *zio;
575
576         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
577         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
578         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
579
580         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
581         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
582         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
583
584         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
585         bzero(zio, sizeof (zio_t));
586
587         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
588         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
589
590         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
591             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
592         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
593             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
594
595         if (vd != NULL)
596                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
597         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
598                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
599         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
600                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
601         else
602                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
603
604         if (bp != NULL) {
605                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
606                 zio->io_bp_copy = *bp;
607                 zio->io_bp_orig = *bp;
608                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
609                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
610                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
611                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
612                         zio->io_logical = zio;
613                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
614                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
615         }
616
617         zio->io_spa = spa;
618         zio->io_txg = txg;
619         zio->io_done = done;
620         zio->io_private = private;
621         zio->io_type = type;
622         zio->io_priority = priority;
623         zio->io_vd = vd;
624         zio->io_offset = offset;
625         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
626         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
627         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
628         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
629         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
630
631         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
632         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
633
634         if (zb != NULL)
635                 zio->io_bookmark = *zb;
636
637         if (pio != NULL) {
638                 if (zio->io_logical == NULL)
639                         zio->io_logical = pio->io_logical;
640                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
641                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
642                 zio_add_child(pio, zio);
643         }
644
645         return (zio);
646 }
647
648 static void
649 zio_destroy(zio_t *zio)
650 {
651         list_destroy(&zio->io_parent_list);
652         list_destroy(&zio->io_child_list);
653         mutex_destroy(&zio->io_lock);
654         cv_destroy(&zio->io_cv);
655         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
656 }
657
658 zio_t *
659 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
660     void *private, enum zio_flag flags)
661 {
662         zio_t *zio;
663
664         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
665             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
666             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
667
668         return (zio);
669 }
670
671 zio_t *
672 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
673 {
674         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
675 }
676
677 zio_t *
678 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
679     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
680     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
681 {
682         zio_t *zio;
683
684         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
685             data, size, done, private,
686             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
687             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
688             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
689
690         return (zio);
691 }
692
693 zio_t *
694 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
695     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
696     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
697     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
698 {
699         zio_t *zio;
700
701         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
702             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
703             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
704             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
705             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
706             zp->zp_level < 32 &&
707             zp->zp_copies > 0 &&
708             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
709
710         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
711             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
712             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
713             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
714
715         zio->io_ready = ready;
716         zio->io_prop = *zp;
717
718         return (zio);
719 }
720
721 zio_t *
722 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
723     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
724     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
725 {
726         zio_t *zio;
727
728         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
729             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
730             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
731
732         return (zio);
733 }
734
735 void
736 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
737 {
738         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
739         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
740         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
741         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
742
743         /*
744          * We must reset the io_prop to match the values that existed
745          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
746          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
747          */
748         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
749         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
750         zio->io_prop.zp_copies = copies;
751         zio->io_bp_override = bp;
752 }
753
754 void
755 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
756 {
757         metaslab_check_free(spa, bp);
758         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
759 }
760
761 zio_t *
762 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
763     uint64_t size, enum zio_flag flags)
764 {
765         zio_t *zio;
766
767         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
768             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
769
770         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
771         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
772         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
773
774         metaslab_check_free(spa, bp);
775         arc_freed(spa, bp);
776
777         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
778             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
779             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
780
781         return (zio);
782 }
783
784 zio_t *
785 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
786     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
787 {
788         zio_t *zio;
789
790         /*
791          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
792          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
793          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
794          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
795          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
796          * so that the SPA knows they're in use.
797          *
798          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
799          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
800          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
801          */
802         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
803         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
804         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
805
806         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
807             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
808             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
809
810         return (zio);
811 }
812
813 zio_t *
814 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
815     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
816     enum zio_flag flags)
817 {
818         zio_t *zio;
819         int c;
820
821         if (vd->vdev_children == 0) {
822                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
823                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
824                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
825
826                 zio->io_cmd = cmd;
827         } else {
828                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
829
830                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
831                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
832                             offset, size, done, private, priority, flags));
833         }
834
835         return (zio);
836 }
837
838 zio_t *
839 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
840     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
841     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
842 {
843         zio_t *zio;
844
845         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
846         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
847             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
848         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
849
850         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
851             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
852             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
853
854         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
855
856         return (zio);
857 }
858
859 zio_t *
860 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
861     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
862     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
863 {
864         zio_t *zio;
865
866         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
867         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
868             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
869         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
870
871         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
872             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
873             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
874
875         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
876
877         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
878                 /*
879                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
880                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
881                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
882                  * being written to multiple places in parallel.
883                  */
884                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
885                 bcopy(data, wbuf, size);
886                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
887         }
888
889         return (zio);
890 }
891
892 /*
893  * Create a child I/O to do some work for us.
894  */
895 zio_t *
896 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
897         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
898         zio_done_func_t *done, void *private)
899 {
900         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
901         zio_t *zio;
902
903         ASSERT(vd->vdev_parent ==
904             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
905
906         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
907                 /*
908                  * If we have the bp, then the child should perform the
909                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
910                  * detection as close to the leaves as possible and
911                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
912                  */
913                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
914                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
915         }
916
917         if (vd->vdev_children == 0)
918                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
919
920         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
921
922         /*
923          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
924          * even if the original read was.
925          */
926         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
927                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
928
929         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
930             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
931             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
932
933         return (zio);
934 }
935
936 zio_t *
937 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
938         int type, int priority, enum zio_flag flags,
939         zio_done_func_t *done, void *private)
940 {
941         zio_t *zio;
942
943         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
944
945         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
946             data, size, done, private, type, priority,
947             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
948             vd, offset, NULL,
949             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
950
951         return (zio);
952 }
953
954 void
955 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
956 {
957         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
958             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
959             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
960 }
961
962 zio_t *
963 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
964 {
965
966         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
967
968         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
969             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_TRIM,
970             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
971 }
972
973 void
974 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
975 {
976         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
977         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
978         ASSERT(size <= zio->io_size);
979
980         /*
981          * We don't shrink for raidz because of problems with the
982          * reconstruction when reading back less than the block size.
983          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
984          */
985         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
986         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
987                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
988 }
989
990 /*
991  * ==========================================================================
992  * Prepare to read and write logical blocks
993  * ==========================================================================
994  */
995
996 static int
997 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
998 {
999         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1000
1001         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1002             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1003             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1004                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1005                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1006
1007                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1008         }
1009
1010         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1011                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1012
1013         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1014                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1015
1016         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1017                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1018
1019         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1020 }
1021
1022 static int
1023 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1024 {
1025         spa_t *spa = zio->io_spa;
1026         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1027         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1028         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1029         uint64_t lsize = zio->io_size;
1030         uint64_t psize = lsize;
1031         int pass = 1;
1032
1033         /*
1034          * If our children haven't all reached the ready stage,
1035          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1036          */
1037         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1038             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1039                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1040
1041         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1042                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1043
1044         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1045
1046         if (zio->io_bp_override) {
1047                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1048                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1049
1050                 *bp = *zio->io_bp_override;
1051                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1052
1053                 /*
1054                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1055                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1056                  * has already occurred.
1057                  */
1058                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1059                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1060                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1061                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1062                 }
1063
1064                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1065
1066                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1067                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1068
1069                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1070                     zp->zp_dedup_verify);
1071
1072                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1073                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1074                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1075                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1076                 }
1077                 zio->io_bp_override = NULL;
1078                 BP_ZERO(bp);
1079         }
1080
1081         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1082                 /*
1083                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1084                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1085                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1086                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1087                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1088                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1089                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1090                  */
1091                 pass = spa_sync_pass(spa);
1092
1093                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1094                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1095                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1096
1097                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1098                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1099
1100                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1101                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1102                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1103         }
1104
1105         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1106                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1107                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1108                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1109                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1110                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1111                 } else {
1112                         ASSERT(psize < lsize);
1113                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1114                 }
1115         }
1116
1117         /*
1118          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1119          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1120          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1121          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1122          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1123          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1124          */
1125         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1126             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1127                 ASSERT(psize != 0);
1128                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1129                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1130                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1131         } else {
1132                 BP_ZERO(bp);
1133                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1134         }
1135
1136         if (psize == 0) {
1137                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1138         } else {
1139                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1140                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1141                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1142                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1143                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1144                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1145                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1146                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1147                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1148                 if (zp->zp_dedup) {
1149                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1150                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1151                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1152                 }
1153                 if (zp->zp_nopwrite) {
1154                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1155                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1156                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1157                 }
1158         }
1159
1160         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1161 }
1162
1163 static int
1164 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1165 {
1166         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1167
1168         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1169                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1170                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1171         }
1172
1173         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1174 }
1175
1176 /*
1177  * ==========================================================================
1178  * Execute the I/O pipeline
1179  * ==========================================================================
1180  */
1181
1182 static void
1183 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
1184 {
1185         spa_t *spa = zio->io_spa;
1186         zio_type_t t = zio->io_type;
1187         int flags = TQ_SLEEP | (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1188
1189         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1190
1191         /*
1192          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1193          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1194          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1195          */
1196         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1197                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1198
1199         /*
1200          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1201          */
1202         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1203                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1204
1205         /*
1206          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
1207          */
1208         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1209             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
1210                 q++;
1211
1212         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1213 #ifdef _KERNEL
1214         (void) taskq_dispatch_safe(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1215             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_task);
1216 #else
1217         (void) taskq_dispatch(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1218             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags);
1219 #endif
1220 }
1221
1222 static boolean_t
1223 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
1224 {
1225         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1226         spa_t *spa = zio->io_spa;
1227
1228         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
1229                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
1230                         return (B_TRUE);
1231
1232         return (B_FALSE);
1233 }
1234
1235 static int
1236 zio_issue_async(zio_t *zio)
1237 {
1238         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1239
1240         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1241 }
1242
1243 void
1244 zio_interrupt(zio_t *zio)
1245 {
1246         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1251  *
1252  *      (1) the I/O completes
1253  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1254  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1255  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1256  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1257  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1258  *
1259  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1260  * burns a thread in cv_wait().
1261  *
1262  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1263  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1264  */
1265 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1266
1267 void
1268 zio_execute(zio_t *zio)
1269 {
1270         zio->io_executor = curthread;
1271
1272         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1273                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1274                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1275                 int rv;
1276
1277                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1278                 ASSERT(ISP2(stage));
1279                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1280
1281                 do {
1282                         stage <<= 1;
1283                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1284
1285                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1286
1287                 /*
1288                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1289                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1290                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1291                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1292                  *
1293                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1294                  * be sent to disk promptly.
1295                  */
1296                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1297                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1298                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1299                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1300                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1301                         return;
1302                 }
1303
1304                 zio->io_stage = stage;
1305                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1306
1307                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1308                         return;
1309
1310                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1311         }
1312 }
1313
1314 /*
1315  * ==========================================================================
1316  * Initiate I/O, either sync or async
1317  * ==========================================================================
1318  */
1319 int
1320 zio_wait(zio_t *zio)
1321 {
1322         int error;
1323
1324         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1325         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1326
1327         zio->io_waiter = curthread;
1328
1329         zio_execute(zio);
1330
1331         mutex_enter(&zio->io_lock);
1332         while (zio->io_executor != NULL)
1333                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1334         mutex_exit(&zio->io_lock);
1335
1336         error = zio->io_error;
1337         zio_destroy(zio);
1338
1339         return (error);
1340 }
1341
1342 void
1343 zio_nowait(zio_t *zio)
1344 {
1345         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1346
1347         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1348             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1349                 /*
1350                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1351                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1352                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1353                  */
1354                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1355
1356                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1357         }
1358
1359         zio_execute(zio);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * ==========================================================================
1364  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1365  * ==========================================================================
1366  */
1367
1368 static void
1369 zio_reexecute(zio_t *pio)
1370 {
1371         zio_t *cio, *cio_next;
1372
1373         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1374         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1375         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1376         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1377
1378         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1379         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1380         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1381         pio->io_reexecute = 0;
1382         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1383         pio->io_error = 0;
1384         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1385                 pio->io_state[w] = 0;
1386         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1387                 pio->io_child_error[c] = 0;
1388
1389         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1390                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1391
1392         /*
1393          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1394          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1395          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1396          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1397          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1398          */
1399         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1400                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1401                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1402                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1403                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1404                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1405                 zio_reexecute(cio);
1406         }
1407
1408         /*
1409          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1410          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1411          * responsibility of the caller to wait on him.
1412          */
1413         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1414                 zio_execute(pio);
1415 }
1416
1417 void
1418 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1419 {
1420         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1421                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1422                     "failure and the failure mode property for this pool "
1423                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1424
1425         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1426
1427         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1428
1429         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1430                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1431                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1432                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1433
1434         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1435
1436         if (zio != NULL) {
1437                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1438                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1439                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1440                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1441                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1442                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1443         }
1444
1445         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1446 }
1447
1448 int
1449 zio_resume(spa_t *spa)
1450 {
1451         zio_t *pio;
1452
1453         /*
1454          * Reexecute all previously suspended i/o.
1455          */
1456         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1457         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1458         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1459         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1460         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1461         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1462
1463         if (pio == NULL)
1464                 return (0);
1465
1466         zio_reexecute(pio);
1467         return (zio_wait(pio));
1468 }
1469
1470 void
1471 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1472 {
1473         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1474         while (spa_suspended(spa))
1475                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1476         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1477 }
1478
1479 /*
1480  * ==========================================================================
1481  * Gang blocks.
1482  *
1483  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1484  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1485  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1486  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1487  * block from smaller fragments.
1488  *
1489  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1490  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1491  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1492  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1493  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1494  *
1495  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1496  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1497  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1498  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1499  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1500  *
1501  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1502  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1503  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1504  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1505  *
1506  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1507  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1508  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1509  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1510  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1511  * bps for every constituent of the gang block.
1512  *
1513  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1514  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1515  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1516  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1517  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1518  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1519  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1520  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1521  * gang header's blk_cksum as described above.
1522  *
1523  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1524  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1525  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1526  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1527  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1528  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1529  *
1530  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1531  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1532  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1533  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1534  *
1535  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1536  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1537  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1538  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1539  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1540  *
1541  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1542  * ==========================================================================
1543  */
1544
1545 static zio_t *
1546 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1547 {
1548         if (gn != NULL)
1549                 return (pio);
1550
1551         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1552             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1553             &pio->io_bookmark));
1554 }
1555
1556 zio_t *
1557 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1558 {
1559         zio_t *zio;
1560
1561         if (gn != NULL) {
1562                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1563                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1564                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1565                 /*
1566                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1567                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1568                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1569                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1570                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1571                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1572                  * this is just good hygiene.)
1573                  */
1574                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1575                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1576                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1577                 }
1578                 /*
1579                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1580                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1581                  */
1582                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1583                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1584         } else {
1585                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1586                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1587                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1588         }
1589
1590         return (zio);
1591 }
1592
1593 /* ARGSUSED */
1594 zio_t *
1595 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1596 {
1597         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1598             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1599             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1600 }
1601
1602 /* ARGSUSED */
1603 zio_t *
1604 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1605 {
1606         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1607             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1608 }
1609
1610 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1611         NULL,
1612         zio_read_gang,
1613         zio_rewrite_gang,
1614         zio_free_gang,
1615         zio_claim_gang,
1616         NULL
1617 };
1618
1619 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1620
1621 static zio_gang_node_t *
1622 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1623 {
1624         zio_gang_node_t *gn;
1625
1626         ASSERT(*gnpp == NULL);
1627
1628         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1629         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1630         *gnpp = gn;
1631
1632         return (gn);
1633 }
1634
1635 static void
1636 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1637 {
1638         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1639
1640         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1641                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1642
1643         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1644         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1645         *gnpp = NULL;
1646 }
1647
1648 static void
1649 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1650 {
1651         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1652
1653         if (gn == NULL)
1654                 return;
1655
1656         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1657                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1658
1659         zio_gang_node_free(gnpp);
1660 }
1661
1662 static void
1663 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1664 {
1665         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1666
1667         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1668         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1669
1670         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1671             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1672             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1673 }
1674
1675 static void
1676 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1677 {
1678         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1679         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1680         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1681
1682         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1683         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1684
1685         if (zio->io_error)
1686                 return;
1687
1688         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1689                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1690
1691         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1692         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1693         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1694
1695         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1696                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1697                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1698                         continue;
1699                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1700         }
1701 }
1702
1703 static void
1704 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1705 {
1706         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1707         zio_t *zio;
1708
1709         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1710         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1711         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1712
1713         /*
1714          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1715          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1716          */
1717         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1718
1719         if (gn != NULL) {
1720                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1721
1722                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1723                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1724                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1725                                 continue;
1726                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1727                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1728                 }
1729         }
1730
1731         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1732                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1733
1734         if (zio != pio)
1735                 zio_nowait(zio);
1736 }
1737
1738 static int
1739 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1740 {
1741         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1742
1743         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1744         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1745
1746         zio->io_gang_leader = zio;
1747
1748         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1749
1750         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1751 }
1752
1753 static int
1754 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1755 {
1756         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1757
1758         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1759                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1760
1761         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1762         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1763
1764         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1765                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1766         else
1767                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1768
1769         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1770
1771         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1772 }
1773
1774 static void
1775 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1776 {
1777         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1778         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1779         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1780         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1781         uint64_t asize;
1782
1783         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1784                 return;
1785
1786         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1787
1788         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1789         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1790         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1791         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1792         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1793
1794         mutex_enter(&pio->io_lock);
1795         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1796                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1797                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1798                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1799                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1800         }
1801         mutex_exit(&pio->io_lock);
1802 }
1803
1804 static int
1805 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1806 {
1807         spa_t *spa = pio->io_spa;
1808         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1809         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1810         zio_t *zio;
1811         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1812         zio_gbh_phys_t *gbh;
1813         uint64_t txg = pio->io_txg;
1814         uint64_t resid = pio->io_size;
1815         uint64_t lsize;
1816         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1817         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1818         zio_prop_t zp;
1819         int error;
1820
1821         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1822             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1823             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1824         if (error) {
1825                 pio->io_error = error;
1826                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1827         }
1828
1829         if (pio == gio) {
1830                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1831         } else {
1832                 gnpp = pio->io_private;
1833                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1834         }
1835
1836         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1837         gbh = gn->gn_gbh;
1838         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1839
1840         /*
1841          * Create the gang header.
1842          */
1843         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1844             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1845
1846         /*
1847          * Create and nowait the gang children.
1848          */
1849         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1850                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1851                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1852                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1853
1854                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1855                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1856                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1857                 zp.zp_level = 0;
1858                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1859                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1860                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1861                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1862
1863                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1864                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1865                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1866                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1867                     &pio->io_bookmark));
1868         }
1869
1870         /*
1871          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1872          */
1873         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1874
1875         zio_nowait(zio);
1876
1877         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1878 }
1879
1880 /*
1881  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1882  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1883  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1884  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1885  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1886  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1887  */
1888 static int
1889 zio_nop_write(zio_t *zio)
1890 {
1891         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1892         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1893         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1894
1895         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1896         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1897         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1898         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1899         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1900         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1901
1902         /*
1903          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1904          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1905          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1906          * allocate a new bp.
1907          */
1908         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1909             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1910             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1911             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1912             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1913             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1914                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1915
1916         /*
1917          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1918          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1919          */
1920         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1921                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1922                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1923                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1924                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1925                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1926                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1927
1928                 *bp = *bp_orig;
1929                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1930                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1931         }
1932
1933         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1934 }
1935
1936 /*
1937  * ==========================================================================
1938  * Dedup
1939  * ==========================================================================
1940  */
1941 static void
1942 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1943 {
1944         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1945         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1946         ddt_phys_t *ddp;
1947         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1948
1949         mutex_enter(&pio->io_lock);
1950         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1951         if (zio->io_error == 0)
1952                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1953         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1954                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1955         else
1956                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1957         mutex_exit(&pio->io_lock);
1958 }
1959
1960 static int
1961 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1962 {
1963         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1964
1965         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1966         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1967         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1968
1969         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1970                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1971                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1972                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1973                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1974                 blkptr_t blk;
1975
1976                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1977                 zio->io_vsd = dde;
1978
1979                 if (ddp_self == NULL)
1980                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1981
1982                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1983                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1984                                 continue;
1985                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1986                             &blk);
1987                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1988                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1989                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1990                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1991                             &zio->io_bookmark));
1992                 }
1993                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1994         }
1995
1996         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1997             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1998             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
1999
2000         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2001 }
2002
2003 static int
2004 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2005 {
2006         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2007
2008         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2009                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2010
2011         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2012         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2013         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2014
2015         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2016                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2017                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2018                 if (ddt == NULL) {
2019                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2020                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2021                 }
2022                 if (dde == NULL) {
2023                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2024                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2025                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2026                 }
2027                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2028                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2029                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2030                 }
2031                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2032                 zio->io_vsd = NULL;
2033         }
2034
2035         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2036
2037         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2038 }
2039
2040 static boolean_t
2041 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2042 {
2043         spa_t *spa = zio->io_spa;
2044
2045         /*
2046          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2047          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2048          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2049          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2050          */
2051         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2052                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2053
2054                 if (lio != NULL) {
2055                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2056                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2057                             zio->io_orig_size) != 0);
2058                 }
2059         }
2060
2061         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2062                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2063
2064                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2065                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2066                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2067                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2068                         int error;
2069
2070                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2071
2072                         ddt_exit(ddt);
2073
2074                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2075                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2076                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2077                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2078
2079                         if (error == 0) {
2080                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2081                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2082                                     zio->io_orig_size) != 0)
2083                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2084                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2085                         }
2086
2087                         ddt_enter(ddt);
2088                         return (error != 0);
2089                 }
2090         }
2091
2092         return (B_FALSE);
2093 }
2094
2095 static void
2096 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2097 {
2098         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2099         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2100         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2101         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2102         zio_t *pio;
2103
2104         if (zio->io_error)
2105                 return;
2106
2107         ddt_enter(ddt);
2108
2109         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2110
2111         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2112
2113         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2114                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2115
2116         ddt_exit(ddt);
2117 }
2118
2119 static void
2120 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2121 {
2122         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2123         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2124         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2125         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2126
2127         ddt_enter(ddt);
2128
2129         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2130         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2131         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2132
2133         if (zio->io_error == 0) {
2134                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2135                         ddt_phys_addref(ddp);
2136         } else {
2137                 ddt_phys_clear(ddp);
2138         }
2139
2140         ddt_exit(ddt);
2141 }
2142
2143 static void
2144 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2145 {
2146         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2147         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2148         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2149         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2150         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2151         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2152         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2153
2154         ddt_enter(ddt);
2155
2156         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2157         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2158         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2159
2160         if (zio->io_error == 0) {
2161                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2162                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2163                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2164                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2165                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2166                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2167         }
2168
2169         ddt_exit(ddt);
2170 }
2171
2172 static int
2173 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2174 {
2175         spa_t *spa = zio->io_spa;
2176         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2177         uint64_t txg = zio->io_txg;
2178         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2179         int p = zp->zp_copies;
2180         int ditto_copies;
2181         zio_t *cio = NULL;
2182         zio_t *dio = NULL;
2183         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2184         ddt_entry_t *dde;
2185         ddt_phys_t *ddp;
2186
2187         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2188         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2189         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2190
2191         ddt_enter(ddt);
2192         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2193         ddp = &dde->dde_phys[p];
2194
2195         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2196                 /*
2197                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2198                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2199                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2200                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2201                  */
2202                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2203                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2204                         zio_pop_transforms(zio);
2205                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2206                         BP_ZERO(bp);
2207                 } else {
2208                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2209                 }
2210                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2211                 ddt_exit(ddt);
2212                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2213         }
2214
2215         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2216         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2217
2218         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2219             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2220                 zio_prop_t czp = *zp;
2221
2222                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2223
2224                 /*
2225                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2226                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2227                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2228                  * This is safe, because using the override bp is just an
2229                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2230                  */
2231                 if (zio->io_bp_override) {
2232                         zio_pop_transforms(zio);
2233                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2234                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2235                         zio->io_bp_override = NULL;
2236                         BP_ZERO(bp);
2237                         ddt_exit(ddt);
2238                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2239                 }
2240
2241                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2242                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2243                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2244                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2245
2246                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2247                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2248         }
2249
2250         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2251                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2252                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2253                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2254                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2255                 else
2256                         ddt_phys_addref(ddp);
2257         } else if (zio->io_bp_override) {
2258                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2259                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2260                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2261                 ddt_phys_addref(ddp);
2262         } else {
2263                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2264                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2265                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2266                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2267
2268                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2269                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2270         }
2271
2272         ddt_exit(ddt);
2273
2274         if (cio)
2275                 zio_nowait(cio);
2276         if (dio)
2277                 zio_nowait(dio);
2278
2279         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2280 }
2281
2282 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2283
2284 static int
2285 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2286 {
2287         spa_t *spa = zio->io_spa;
2288         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2289         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2290         ddt_entry_t *dde;
2291         ddt_phys_t *ddp;
2292
2293         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2294         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2295
2296         ddt_enter(ddt);
2297         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2298         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2299         ddt_phys_decref(ddp);
2300         ddt_exit(ddt);
2301
2302         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2303 }
2304
2305 /*
2306  * ==========================================================================
2307  * Allocate and free blocks
2308  * ==========================================================================
2309  */
2310 static int
2311 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2312 {
2313         spa_t *spa = zio->io_spa;
2314         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2315         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2316         int error;
2317         int flags = 0;
2318
2319         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2320                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2321                 zio->io_gang_leader = zio;
2322         }
2323
2324         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2325         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2326         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2327         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2328         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2329
2330         /*
2331          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2332          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2333          * the "fast" gang feature.
2334          */
2335         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2336         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2337             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2338         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2339             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2340
2341         if (error) {
2342                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2343                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2344                     error);
2345                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2346                         return (zio_write_gang_block(zio));
2347                 zio->io_error = error;
2348         }
2349
2350         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2351 }
2352
2353 static int
2354 zio_dva_free(zio_t *zio)
2355 {
2356         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2357
2358         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2359 }
2360
2361 static int
2362 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2363 {
2364         int error;
2365
2366         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2367         if (error)
2368                 zio->io_error = error;
2369
2370         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2371 }
2372
2373 /*
2374  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2375  * and we want to give back the block we just allocated.
2376  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2377  */
2378 static void
2379 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2380 {
2381         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2382         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2383
2384         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2385                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2386
2387         if (gn != NULL) {
2388                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2389                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2390                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2391                 }
2392         }
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2397  */
2398 int
2399 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2400     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2401 {
2402         int error = 1;
2403
2404         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2405
2406         /*
2407          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2408          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2409          * when allocating them.
2410          */
2411         if (use_slog) {
2412                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2413                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2414                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2415         }
2416
2417         if (error) {
2418                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2419                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2420                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2421         }
2422
2423         if (error == 0) {
2424                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2425                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2426                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2427                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2428                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2429                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2430                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2431                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2432                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2433                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2434         }
2435
2436         return (error);
2437 }
2438
2439 /*
2440  * Free an intent log block.
2441  */
2442 void
2443 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2444 {
2445         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2446         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2447
2448         zio_free(spa, txg, bp);
2449 }
2450
2451 /*
2452  * ==========================================================================
2453  * Read, write and delete to physical devices
2454  * ==========================================================================
2455  */
2456 static int
2457 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2458 {
2459         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2460         uint64_t align;
2461         spa_t *spa = zio->io_spa;
2462
2463         ASSERT(zio->io_error == 0);
2464         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2465
2466         if (vd == NULL) {
2467                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2468                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2469
2470                 /*
2471                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2472                  */
2473                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2474         }
2475
2476         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2477                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2478                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2479         }
2480
2481         /*
2482          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2483          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2484          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2485          * characteristics:
2486          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2487          *      - any reads of user data
2488          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2489          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2490          */
2491         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2492             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2493             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2494             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2495                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2496                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2497                 if (old != new)
2498                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2499         }
2500
2501         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2502
2503         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2504                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2505                 char *abuf = NULL;
2506                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2507                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2508                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2509                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2510                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2511                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2512                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2513                 }
2514                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2515                     zio_subblock);
2516         }
2517
2518         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2519         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2520         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2521
2522         /*
2523          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2524          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2525          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2526          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2527          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2528          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2529          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2530          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2531          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2532          * The same logic applies to any form of nested replication:
2533          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2534          */
2535         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2536             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2537             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2538             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2539                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2540                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2541                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2542         }
2543
2544         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2545             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2546
2547                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2548                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2549
2550                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2551                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2552
2553                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2554                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2555                         zio_interrupt(zio);
2556                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2557                 }
2558         }
2559
2560         /*
2561          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2562          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2563          * only repair blocks that aren't freed.
2564          */
2565         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2566             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2567                 if (!trim_map_write_start(zio))
2568                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2569         }
2570
2571         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2572 }
2573
2574 static int
2575 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2576 {
2577         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2578         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2579         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2580
2581         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2582                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2583
2584         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2585             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2586
2587         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2588             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2589
2590                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2591                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2592                         trim_map_write_done(zio);
2593
2594                 vdev_queue_io_done(zio);
2595
2596                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2597                         vdev_cache_write(zio);
2598
2599                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2600                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2601                             zio, EIO);
2602
2603                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2604                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2605
2606                 if (zio->io_error) {
2607                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2608                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2609                         } else {
2610                                 unexpected_error = B_TRUE;
2611                         }
2612                 }
2613         }
2614
2615         ops->vdev_op_io_done(zio);
2616
2617         if (unexpected_error)
2618                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2619
2620         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2621 }
2622
2623 /*
2624  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2625  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2626  */
2627 static void
2628 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2629     const void *good_buf)
2630 {
2631         /* no processing needed */
2632         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2633 }
2634
2635 /*ARGSUSED*/
2636 void
2637 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2638 {
2639         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2640
2641         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2642
2643         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2644         zcr->zcr_cbdata = buf;
2645         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2646         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2647 }
2648
2649 static int
2650 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2651 {
2652         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2653
2654         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2655                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2656
2657         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2658                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2659
2660         if (zio->io_vsd != NULL) {
2661                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2662                 zio->io_vsd = NULL;
2663         }
2664
2665         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2666                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2667
2668         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2669                 switch (zio->io_error) {
2670                 case 0:
2671                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2672                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2673                         break;
2674                 case EOPNOTSUPP:
2675                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2676                         break;
2677                 default:
2678                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2679                         break;
2680                 }
2681
2682         /*
2683          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2684          *
2685          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2686          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2687          */
2688         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2689             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2690                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2691                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2692                 zio->io_error = 0;
2693                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2694                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2695                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2696                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2697                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2698                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2699         }
2700
2701         /*
2702          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2703          * if the device is not accessible at all.
2704          */
2705         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2706             !vdev_accessible(vd, zio))
2707                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2708
2709         /*
2710          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2711          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2712          */
2713         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2714             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2715                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2716         }
2717
2718         if (zio->io_error)
2719                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2720
2721         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2722 }
2723
2724 void
2725 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2726 {
2727         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2728         ASSERT(zio->io_error == 0);
2729
2730         zio->io_stage >>= 1;
2731 }
2732
2733 void
2734 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2735 {
2736         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2737
2738         zio->io_stage >>= 1;
2739 }
2740
2741 void
2742 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2743 {
2744         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2745         ASSERT(zio->io_error == 0);
2746
2747         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2748         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2749 }
2750
2751 /*
2752  * ==========================================================================
2753  * Generate and verify checksums
2754  * ==========================================================================
2755  */
2756 static int
2757 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2758 {
2759         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2760         enum zio_checksum checksum;
2761
2762         if (bp == NULL) {
2763                 /*
2764                  * This is zio_write_phys().
2765                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2766                  */
2767                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2768
2769                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2770                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2771
2772                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2773         } else {
2774                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2775                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2776                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2777                 } else {
2778                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2779                 }
2780         }
2781
2782         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2783
2784         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2785 }
2786
2787 static int
2788 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2789 {
2790         zio_bad_cksum_t info;
2791         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2792         int error;
2793
2794         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2795
2796         if (bp == NULL) {
2797                 /*
2798                  * This is zio_read_phys().
2799                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2800                  */
2801                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2802                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2803
2804                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2805         }
2806
2807         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2808                 zio->io_error = error;
2809                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2810                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2811                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2812                             zio->io_size, NULL, &info);
2813                 }
2814         }
2815
2816         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2817 }
2818
2819 /*
2820  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2821  */
2822 void
2823 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2824 {
2825         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2826 }
2827
2828 /*
2829  * ==========================================================================
2830  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2831  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2832  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2833  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2834  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2835  * ==========================================================================
2836  */
2837 int
2838 zio_worst_error(int e1, int e2)
2839 {
2840         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2841         int r1, r2;
2842
2843         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2844                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2845                         break;
2846
2847         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2848                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2849                         break;
2850
2851         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2852 }
2853
2854 /*
2855  * ==========================================================================
2856  * I/O completion
2857  * ==========================================================================
2858  */
2859 static int
2860 zio_ready(zio_t *zio)
2861 {
2862         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2863         zio_t *pio, *pio_next;
2864
2865         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2866             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2867                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2868
2869         if (zio->io_ready) {
2870                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2871                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2872                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2873                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2874
2875                 zio->io_ready(zio);
2876         }
2877
2878         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2879                 zio->io_bp_copy = *bp;
2880
2881         if (zio->io_error)
2882                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2883
2884         mutex_enter(&zio->io_lock);
2885         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2886         pio = zio_walk_parents(zio);
2887         mutex_exit(&zio->io_lock);
2888
2889         /*
2890          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2891          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2892          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2893          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2894          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2895          */
2896         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2897                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2898                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2899         }
2900
2901         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2902                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2903                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2904                 } else {
2905                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2906                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2907                 }
2908         }
2909
2910         if (zio_injection_enabled &&
2911             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2912                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2913
2914         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2915 }
2916
2917 static int
2918 zio_done(zio_t *zio)
2919 {
2920         spa_t *spa = zio->io_spa;
2921         zio_t *lio = zio->io_logical;
2922         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2923         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2924         uint64_t psize = zio->io_size;
2925         zio_t *pio, *pio_next;
2926
2927         /*
2928          * If our children haven't all completed,
2929          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2930          */
2931         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2932             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2933             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2934             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2935                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2936
2937         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2938                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2939                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2940
2941         if (bp != NULL) {
2942                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2943                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2944                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2945                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2946                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2947                     zio->io_bp_override == NULL &&
2948                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2949                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2950                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2951                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2952                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2953                 }
2954                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2955                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2956         }
2957
2958         /*
2959          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2960          */
2961         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2962         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2963         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2964
2965         /*
2966          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2967          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2968          */
2969         if (zio->io_error == 0) {
2970                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2971                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2972                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2973                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2974                         char *abuf = zio->io_data;
2975
2976                         if (asize != psize) {
2977                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2978                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2979                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2980                         }
2981
2982                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2983                         zcr->zcr_next = NULL;
2984                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2985                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2986
2987                         if (asize != psize)
2988                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2989                 }
2990         }
2991
2992         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2993
2994         vdev_stat_update(zio, psize);
2995
2996         if (zio->io_error) {
2997                 /*
2998                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2999                  * generate an error message describing the I/O failure
3000                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3001                  * device is currently unavailable.
3002                  */
3003                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3004                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3005
3006                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3007                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3008                     zio == lio) {
3009                         /*
3010                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3011                          * error and generate a logical data ereport.
3012                          */
3013                         spa_log_error(spa, zio);
3014                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3015                             0, 0);
3016                 }
3017         }
3018
3019         if (zio->io_error && zio == lio) {
3020                 /*
3021                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3022                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3023                  */
3024                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3025                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3026
3027                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3028                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3029                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3030                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3031                         else
3032                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3033                 }
3034
3035                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3036                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3037                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3038                     zio->io_error == ENXIO &&
3039                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3040                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3041                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3042
3043                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3044                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3045
3046                 /*
3047                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3048                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3049                  * based on checksums.  It also might be a good place
3050                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3051                  * processing.
3052                  */
3053         }
3054
3055         /*
3056          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3057          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3058          * errors with errors that happened to the zio itself when
3059          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3060          */
3061         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3062
3063         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3064             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3065             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3066                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3067
3068         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3069
3070         /*
3071          * Godfather I/Os should never suspend.
3072          */
3073         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3074             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3075                 zio->io_reexecute = 0;
3076
3077         if (zio->io_reexecute) {
3078                 /*
3079                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3080                  *
3081                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3082                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3083                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3084                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3085                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3086                  *
3087                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3088                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3089                  * parents not executing until children are ready.
3090                  */
3091                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3092
3093                 zio->io_gang_leader = NULL;
3094
3095                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3096                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3097                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3098
3099                 /*
3100                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3101                  * not a true parent to them. It will track them through
3102                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3103                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3104                  * I/O to return status without blocking.
3105                  */
3106                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3107                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3108                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3109
3110                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3111                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3112                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3113                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3114                         }
3115                 }
3116
3117                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3118                         /*
3119                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3120                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3121                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3122                          */
3123                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3124                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3125                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3126                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3127                         /*
3128                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3129                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3130                          */
3131                         zio_suspend(spa, zio);
3132                 } else {
3133                         /*
3134                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3135                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3136                          */
3137 #ifdef _KERNEL
3138                         (void) taskq_dispatch_safe(
3139                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3140                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP,
3141                             &zio->io_task);
3142 #else
3143                         (void) taskq_dispatch(
3144                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3145                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
3146 #endif
3147                 }
3148                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3149         }
3150
3151         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3152         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3153         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3154
3155         /*
3156          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3157          */
3158         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3159                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3160                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3161                 zcr->zcr_next = NULL;
3162                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3163                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3164         }
3165
3166         /*
3167          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3168          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3169          * such, cannot acquire any new parents.
3170          */
3171         if (zio->io_done)
3172                 zio->io_done(zio);
3173
3174         mutex_enter(&zio->io_lock);
3175         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3176         mutex_exit(&zio->io_lock);
3177
3178         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3179                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3180                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3181                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3182                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3183         }
3184
3185         if (zio->io_waiter != NULL) {
3186                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3187                 zio->io_executor = NULL;
3188                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3189                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3190         } else {
3191                 zio_destroy(zio);
3192         }
3193
3194         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3195 }
3196
3197 /*
3198  * ==========================================================================
3199  * I/O pipeline definition
3200  * ==========================================================================
3201  */
3202 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3203         NULL,
3204         zio_read_bp_init,
3205         zio_free_bp_init,
3206         zio_issue_async,
3207         zio_write_bp_init,
3208         zio_checksum_generate,
3209         zio_nop_write,
3210         zio_ddt_read_start,
3211         zio_ddt_read_done,
3212         zio_ddt_write,
3213         zio_ddt_free,
3214         zio_gang_assemble,
3215         zio_gang_issue,
3216         zio_dva_allocate,
3217         zio_dva_free,
3218         zio_dva_claim,
3219         zio_ready,
3220         zio_vdev_io_start,
3221         zio_vdev_io_done,
3222         zio_vdev_io_assess,
3223         zio_checksum_verify,
3224         zio_done
3225 };
3226
3227 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3228 boolean_t
3229 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3230     const zbookmark_t *zb2)
3231 {
3232         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3233
3234         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3235         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3236
3237         /*
3238          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3239          * everything else.
3240          */
3241         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3242                 return (B_TRUE);
3243
3244         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3245         if (dnp == NULL)
3246                 return (B_FALSE);
3247
3248         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3249             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3250
3251         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3252             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3253
3254         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3255                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3256                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3257                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3258         }
3259
3260         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3261                 return (B_TRUE);
3262         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3263                 return (B_FALSE);
3264         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3265                 return (B_FALSE);
3266         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3267 }