]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Copy head (r256279) to stable/10 as part of the 10.0-RELEASE cycle.
[FreeBSD/stable/10.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 static int zio_exclude_metadata = 0;
47 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
48 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
49     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
50
51 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
52         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
53           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
54         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
55           "Number of successful TRIM requests" },
56         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
57           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
58         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
59           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
60 };
61
62 static kstat_t *zio_trim_ksp;
63
64 /*
65  * ==========================================================================
66  * I/O priority table
67  * ==========================================================================
68  */
69 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
70         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
71         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
72         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
73         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
74         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
75         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
76         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
77         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
78         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
79         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
80         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
81         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
82         30,     /* ZIO_PRIORITY_TRIM            */
83 };
84
85 /*
86  * ==========================================================================
87  * I/O type descriptions
88  * ==========================================================================
89  */
90 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
91         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
92         "zio_ioctl"
93 };
94
95 /*
96  * ==========================================================================
97  * I/O kmem caches
98  * ==========================================================================
99  */
100 kmem_cache_t *zio_cache;
101 kmem_cache_t *zio_link_cache;
102 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
103 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
104
105 #ifdef _KERNEL
106 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
107 #endif
108 extern int zfs_mg_alloc_failures;
109
110 /*
111  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
112  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
113  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
114  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
115  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
116  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
117  * enough analysis has been done to determine optimal values.
118  *
119  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
120  * regular blocks are not deferred.
121  */
122 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
123 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
126 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
127 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
128 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
129     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
130 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
131 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
132 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
133     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
134
135 /*
136  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
137  * stage set or will have it later in its lifetime.
138  */
139 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
140
141 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
142
143 #ifdef ZFS_DEBUG
144 int zio_buf_debug_limit = 16384;
145 #else
146 int zio_buf_debug_limit = 0;
147 #endif
148
149 void
150 zio_init(void)
151 {
152         size_t c;
153         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
154             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
155         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
156             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
157         if (!zio_use_uma)
158                 goto out;
159
160         /*
161          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
162          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
163          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
164          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
165          */
166         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
167                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
168                 size_t p2 = size;
169                 size_t align = 0;
170                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
171
172                 while (p2 & (p2 - 1))
173                         p2 &= p2 - 1;
174
175 #ifdef illumos
176 #ifndef _KERNEL
177                 /*
178                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
179                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
180                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
181                  * page with a watched buffer.
182                  */
183                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
184                         continue;
185 #endif
186 #endif /* illumos */
187                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
188                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
189                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
190                         align = PAGESIZE;
191                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
192                         align = p2 >> 2;
193                 }
194
195                 if (align != 0) {
196                         char name[36];
197                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
198                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
199                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
200
201                         /*
202                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
203                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
204                          * stored with the buffers.
205                          */
206                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
207                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
208                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
209                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
210                 }
211         }
212
213         while (--c != 0) {
214                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
215                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
216                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
217
218                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
219                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
220                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
221         }
222 out:
223
224         /*
225          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
226          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
227          */
228         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
229                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
230         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
231                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
232
233         zio_inject_init();
234
235         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
236             KSTAT_TYPE_NAMED,
237             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
238             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
239
240         if (zio_trim_ksp != NULL) {
241                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
242                 kstat_install(zio_trim_ksp);
243         }
244 }
245
246 void
247 zio_fini(void)
248 {
249         size_t c;
250         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
251         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
252
253         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
254                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
255                         last_cache = zio_buf_cache[c];
256                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
257                 }
258                 zio_buf_cache[c] = NULL;
259
260                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
261                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
262                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
263                 }
264                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
265         }
266
267         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
268         kmem_cache_destroy(zio_cache);
269
270         zio_inject_fini();
271
272         if (zio_trim_ksp != NULL) {
273                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
274                 zio_trim_ksp = NULL;
275         }
276 }
277
278 /*
279  * ==========================================================================
280  * Allocate and free I/O buffers
281  * ==========================================================================
282  */
283
284 /*
285  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
286  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
287  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
288  * excess / transient data in-core during a crashdump.
289  */
290 void *
291 zio_buf_alloc(size_t size)
292 {
293         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
294         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
295
296         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
297
298         if (zio_use_uma)
299                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
300         else
301                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
302 }
303
304 /*
305  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
306  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
307  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
308  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
309  */
310 void *
311 zio_data_buf_alloc(size_t size)
312 {
313         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
314
315         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
316
317         if (zio_use_uma)
318                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
319         else
320                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
321 }
322
323 void
324 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
325 {
326         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
327
328         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
329
330         if (zio_use_uma)
331                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
332         else
333                 kmem_free(buf, size);
334 }
335
336 void
337 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
338 {
339         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
340
341         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
342
343         if (zio_use_uma)
344                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
345         else
346                 kmem_free(buf, size);
347 }
348
349 /*
350  * ==========================================================================
351  * Push and pop I/O transform buffers
352  * ==========================================================================
353  */
354 static void
355 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
356         zio_transform_func_t *transform)
357 {
358         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
359
360         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
361         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
362         zt->zt_bufsize = bufsize;
363         zt->zt_transform = transform;
364
365         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
366         zio->io_transform_stack = zt;
367
368         zio->io_data = data;
369         zio->io_size = size;
370 }
371
372 static void
373 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
374 {
375         zio_transform_t *zt;
376
377         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
378                 if (zt->zt_transform != NULL)
379                         zt->zt_transform(zio,
380                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
381
382                 if (zt->zt_bufsize != 0)
383                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
384
385                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
386                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
387                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
388
389                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
390         }
391 }
392
393 /*
394  * ==========================================================================
395  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
396  * ==========================================================================
397  */
398 static void
399 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
400 {
401         ASSERT(zio->io_size > size);
402
403         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
404                 bcopy(zio->io_data, data, size);
405 }
406
407 static void
408 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
409 {
410         if (zio->io_error == 0 &&
411             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
412             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
413                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
414 }
415
416 /*
417  * ==========================================================================
418  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
419  * ==========================================================================
420  */
421 /*
422  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
423  *        continue calling these functions until they return NULL.
424  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
425  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
426  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
427  *        io_walk_link, which gets annoying.)
428  */
429 zio_t *
430 zio_walk_parents(zio_t *cio)
431 {
432         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
433         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
434
435         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
436         cio->io_walk_link = zl;
437
438         if (zl == NULL)
439                 return (NULL);
440
441         ASSERT(zl->zl_child == cio);
442         return (zl->zl_parent);
443 }
444
445 zio_t *
446 zio_walk_children(zio_t *pio)
447 {
448         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
449         list_t *cl = &pio->io_child_list;
450
451         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
452         pio->io_walk_link = zl;
453
454         if (zl == NULL)
455                 return (NULL);
456
457         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
458         return (zl->zl_child);
459 }
460
461 zio_t *
462 zio_unique_parent(zio_t *cio)
463 {
464         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
465
466         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
467         return (pio);
468 }
469
470 void
471 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
472 {
473         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
474
475         /*
476          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
477          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
478          * Vdev I/Os can only have vdev children.
479          * The following ASSERT captures all of these constraints.
480          */
481         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
482
483         zl->zl_parent = pio;
484         zl->zl_child = cio;
485
486         mutex_enter(&cio->io_lock);
487         mutex_enter(&pio->io_lock);
488
489         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
490
491         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
492                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
493
494         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
495         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
496
497         pio->io_child_count++;
498         cio->io_parent_count++;
499
500         mutex_exit(&pio->io_lock);
501         mutex_exit(&cio->io_lock);
502 }
503
504 static void
505 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
506 {
507         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
508         ASSERT(zl->zl_child == cio);
509
510         mutex_enter(&cio->io_lock);
511         mutex_enter(&pio->io_lock);
512
513         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
514         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
515
516         pio->io_child_count--;
517         cio->io_parent_count--;
518
519         mutex_exit(&pio->io_lock);
520         mutex_exit(&cio->io_lock);
521
522         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
523 }
524
525 static boolean_t
526 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
527 {
528         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
529         boolean_t waiting = B_FALSE;
530
531         mutex_enter(&zio->io_lock);
532         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
533         if (*countp != 0) {
534                 zio->io_stage >>= 1;
535                 zio->io_stall = countp;
536                 waiting = B_TRUE;
537         }
538         mutex_exit(&zio->io_lock);
539
540         return (waiting);
541 }
542
543 static void
544 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
545 {
546         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
547         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
548
549         mutex_enter(&pio->io_lock);
550         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
551                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
552         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
553         ASSERT3U(*countp, >, 0);
554         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
555                 pio->io_stall = NULL;
556                 mutex_exit(&pio->io_lock);
557                 zio_execute(pio);
558         } else {
559                 mutex_exit(&pio->io_lock);
560         }
561 }
562
563 static void
564 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
565 {
566         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
567                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
568 }
569
570 /*
571  * ==========================================================================
572  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
573  * ==========================================================================
574  */
575 static zio_t *
576 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
577     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
578     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
579     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
580     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
581 {
582         zio_t *zio;
583
584         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
585         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
586         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
587
588         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
589         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
590         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
591
592         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
593         bzero(zio, sizeof (zio_t));
594
595         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
596         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
597
598         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
599             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
600         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
601             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
602
603         if (vd != NULL)
604                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
605         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
606                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
607         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
608                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
609         else
610                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
611
612         if (bp != NULL) {
613                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
614                 zio->io_bp_copy = *bp;
615                 zio->io_bp_orig = *bp;
616                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
617                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
618                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
619                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
620                         zio->io_logical = zio;
621                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
622                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
623         }
624
625         zio->io_spa = spa;
626         zio->io_txg = txg;
627         zio->io_done = done;
628         zio->io_private = private;
629         zio->io_type = type;
630         zio->io_priority = priority;
631         zio->io_vd = vd;
632         zio->io_offset = offset;
633         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
634         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
635         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
636         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
637         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
638
639         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
640         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
641
642         if (zb != NULL)
643                 zio->io_bookmark = *zb;
644
645         if (pio != NULL) {
646                 if (zio->io_logical == NULL)
647                         zio->io_logical = pio->io_logical;
648                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
649                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
650                 zio_add_child(pio, zio);
651         }
652
653         return (zio);
654 }
655
656 static void
657 zio_destroy(zio_t *zio)
658 {
659         list_destroy(&zio->io_parent_list);
660         list_destroy(&zio->io_child_list);
661         mutex_destroy(&zio->io_lock);
662         cv_destroy(&zio->io_cv);
663         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
664 }
665
666 zio_t *
667 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
668     void *private, enum zio_flag flags)
669 {
670         zio_t *zio;
671
672         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
673             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
674             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
675
676         return (zio);
677 }
678
679 zio_t *
680 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
681 {
682         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
683 }
684
685 zio_t *
686 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
687     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
688     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
689 {
690         zio_t *zio;
691
692         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
693             data, size, done, private,
694             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
695             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
696             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
697
698         return (zio);
699 }
700
701 zio_t *
702 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
703     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
704     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
705     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
706 {
707         zio_t *zio;
708
709         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
710             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
711             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
712             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
713             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
714             zp->zp_level < 32 &&
715             zp->zp_copies > 0 &&
716             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
717
718         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
719             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
720             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
721             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
722
723         zio->io_ready = ready;
724         zio->io_prop = *zp;
725
726         return (zio);
727 }
728
729 zio_t *
730 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
731     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
732     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
733 {
734         zio_t *zio;
735
736         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
737             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
738             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
739
740         return (zio);
741 }
742
743 void
744 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
745 {
746         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
747         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
748         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
749         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
750
751         /*
752          * We must reset the io_prop to match the values that existed
753          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
754          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
755          */
756         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
757         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
758         zio->io_prop.zp_copies = copies;
759         zio->io_bp_override = bp;
760 }
761
762 void
763 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
764 {
765         metaslab_check_free(spa, bp);
766
767         /*
768          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
769          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
770          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
771          * in-memory list for later processing.
772          */
773         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
774             txg != spa->spa_syncing_txg ||
775             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
776                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
777         } else {
778                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
779                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
780         }
781 }
782
783 zio_t *
784 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
785     uint64_t size, enum zio_flag flags)
786 {
787         zio_t *zio;
788         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
789
790         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
791             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
792
793         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
794         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
795         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
796
797         metaslab_check_free(spa, bp);
798         arc_freed(spa, bp);
799
800         if (zfs_trim_enabled)
801                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
802                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
803         /*
804          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
805          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
806          * not tied up.
807          */
808         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
809                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
810
811         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
812             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
813             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
814
815         return (zio);
816 }
817
818 zio_t *
819 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
820     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
821 {
822         zio_t *zio;
823
824         /*
825          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
826          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
827          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
828          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
829          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
830          * so that the SPA knows they're in use.
831          *
832          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
833          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
834          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
835          */
836         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
837         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
838         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
839
840         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
841             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
842             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
843
844         return (zio);
845 }
846
847 zio_t *
848 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
849     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
850     enum zio_flag flags)
851 {
852         zio_t *zio;
853         int c;
854
855         if (vd->vdev_children == 0) {
856                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
857                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
858                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
859
860                 zio->io_cmd = cmd;
861         } else {
862                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
863
864                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
865                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
866                             offset, size, done, private, priority, flags));
867         }
868
869         return (zio);
870 }
871
872 zio_t *
873 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
874     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
875     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
876 {
877         zio_t *zio;
878
879         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
880         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
881             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
882         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
883
884         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
885             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
886             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
887
888         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
889
890         return (zio);
891 }
892
893 zio_t *
894 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
895     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
896     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
897 {
898         zio_t *zio;
899
900         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
901         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
902             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
903         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
904
905         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
906             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
907             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
908
909         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
910
911         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
912                 /*
913                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
914                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
915                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
916                  * being written to multiple places in parallel.
917                  */
918                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
919                 bcopy(data, wbuf, size);
920                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
921         }
922
923         return (zio);
924 }
925
926 /*
927  * Create a child I/O to do some work for us.
928  */
929 zio_t *
930 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
931         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
932         zio_done_func_t *done, void *private)
933 {
934         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
935         zio_t *zio;
936
937         ASSERT(vd->vdev_parent ==
938             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
939
940         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
941                 /*
942                  * If we have the bp, then the child should perform the
943                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
944                  * detection as close to the leaves as possible and
945                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
946                  */
947                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
948                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
949         }
950
951         if (vd->vdev_children == 0)
952                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
953
954         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
955
956         /*
957          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
958          * even if the original read was.
959          */
960         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
961                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
962
963         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
964             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
965             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
966
967         return (zio);
968 }
969
970 zio_t *
971 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
972         int type, int priority, enum zio_flag flags,
973         zio_done_func_t *done, void *private)
974 {
975         zio_t *zio;
976
977         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
978
979         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
980             data, size, done, private, type, priority,
981             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
982             vd, offset, NULL,
983             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
984
985         return (zio);
986 }
987
988 void
989 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
990 {
991         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
992             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
993             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
994 }
995
996 zio_t *
997 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
998 {
999
1000         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1001
1002         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
1003             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_TRIM,
1004             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
1005 }
1006
1007 void
1008 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1009 {
1010         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1011         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1012         ASSERT(size <= zio->io_size);
1013
1014         /*
1015          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1016          * reconstruction when reading back less than the block size.
1017          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1018          */
1019         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1020         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1021                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1022 }
1023
1024 /*
1025  * ==========================================================================
1026  * Prepare to read and write logical blocks
1027  * ==========================================================================
1028  */
1029
1030 static int
1031 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1032 {
1033         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1034
1035         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1036             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1037             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1038                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1039                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1040
1041                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1042         }
1043
1044         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1045                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1046
1047         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1048                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1049
1050         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1051                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1052
1053         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1054 }
1055
1056 static int
1057 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1058 {
1059         spa_t *spa = zio->io_spa;
1060         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1061         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1062         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1063         uint64_t lsize = zio->io_size;
1064         uint64_t psize = lsize;
1065         int pass = 1;
1066
1067         /*
1068          * If our children haven't all reached the ready stage,
1069          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1070          */
1071         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1072             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1073                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1074
1075         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1076                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1077
1078         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1079
1080         if (zio->io_bp_override) {
1081                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1082                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1083
1084                 *bp = *zio->io_bp_override;
1085                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1086
1087                 /*
1088                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1089                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1090                  * has already occurred.
1091                  */
1092                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1093                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1094                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1095                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1096                 }
1097
1098                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1099
1100                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1101                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1102
1103                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1104                     zp->zp_dedup_verify);
1105
1106                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1107                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1108                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1109                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1110                 }
1111                 zio->io_bp_override = NULL;
1112                 BP_ZERO(bp);
1113         }
1114
1115         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1116                 /*
1117                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1118                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1119                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1120                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1121                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1122                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1123                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1124                  */
1125                 pass = spa_sync_pass(spa);
1126
1127                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1128                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1129                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1130
1131                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1132                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1133
1134                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1135                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1136                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1137         }
1138
1139         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1140                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
1141                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1142                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize,
1143                     (size_t)metaslab_class_get_minblocksize(mc));
1144                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1145                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1146                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1147                 } else {
1148                         ASSERT(psize < lsize);
1149                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1150                 }
1151         }
1152
1153         /*
1154          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1155          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1156          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1157          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1158          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1159          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1160          */
1161         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1162             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1163                 ASSERT(psize != 0);
1164                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1165                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1166                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1167         } else {
1168                 BP_ZERO(bp);
1169                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1170         }
1171
1172         if (psize == 0) {
1173                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1174         } else {
1175                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1176                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1177                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1178                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1179                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1180                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1181                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1182                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1183                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1184                 if (zp->zp_dedup) {
1185                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1186                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1187                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1188                 }
1189                 if (zp->zp_nopwrite) {
1190                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1191                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1192                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1193                 }
1194         }
1195
1196         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1197 }
1198
1199 static int
1200 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1201 {
1202         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1203
1204         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1205                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1206                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1207         }
1208
1209         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1210 }
1211
1212 /*
1213  * ==========================================================================
1214  * Execute the I/O pipeline
1215  * ==========================================================================
1216  */
1217
1218 static void
1219 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
1220 {
1221         spa_t *spa = zio->io_spa;
1222         zio_type_t t = zio->io_type;
1223         int flags = TQ_SLEEP | (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1224
1225         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1226
1227         /*
1228          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1229          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1230          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1231          */
1232         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1233                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1234
1235         /*
1236          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1237          */
1238         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1239                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1240
1241         /*
1242          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
1243          */
1244         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1245             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
1246                 q++;
1247
1248         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1249 #ifdef _KERNEL
1250         (void) taskq_dispatch_safe(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1251             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_task);
1252 #else
1253         (void) taskq_dispatch(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1254             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags);
1255 #endif
1256 }
1257
1258 static boolean_t
1259 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
1260 {
1261         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1262         spa_t *spa = zio->io_spa;
1263
1264         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
1265                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
1266                         return (B_TRUE);
1267
1268         return (B_FALSE);
1269 }
1270
1271 static int
1272 zio_issue_async(zio_t *zio)
1273 {
1274         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1275
1276         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1277 }
1278
1279 void
1280 zio_interrupt(zio_t *zio)
1281 {
1282         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1283 }
1284
1285 /*
1286  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1287  *
1288  *      (1) the I/O completes
1289  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1290  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1291  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1292  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1293  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1294  *
1295  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1296  * burns a thread in cv_wait().
1297  *
1298  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1299  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1300  */
1301 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1302
1303 void
1304 zio_execute(zio_t *zio)
1305 {
1306         zio->io_executor = curthread;
1307
1308         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1309                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1310                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1311                 int rv;
1312
1313                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1314                 ASSERT(ISP2(stage));
1315                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1316
1317                 do {
1318                         stage <<= 1;
1319                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1320
1321                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1322
1323                 /*
1324                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1325                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1326                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1327                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1328                  *
1329                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1330                  * be sent to disk promptly.
1331                  */
1332                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1333                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1334                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1335                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1336                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1337                         return;
1338                 }
1339
1340                 zio->io_stage = stage;
1341                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1342
1343                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1344                         return;
1345
1346                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1347         }
1348 }
1349
1350 /*
1351  * ==========================================================================
1352  * Initiate I/O, either sync or async
1353  * ==========================================================================
1354  */
1355 int
1356 zio_wait(zio_t *zio)
1357 {
1358         int error;
1359
1360         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1361         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1362
1363         zio->io_waiter = curthread;
1364
1365         zio_execute(zio);
1366
1367         mutex_enter(&zio->io_lock);
1368         while (zio->io_executor != NULL)
1369                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1370         mutex_exit(&zio->io_lock);
1371
1372         error = zio->io_error;
1373         zio_destroy(zio);
1374
1375         return (error);
1376 }
1377
1378 void
1379 zio_nowait(zio_t *zio)
1380 {
1381         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1382
1383         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1384             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1385                 /*
1386                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1387                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1388                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1389                  */
1390                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1391
1392                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1393         }
1394
1395         zio_execute(zio);
1396 }
1397
1398 /*
1399  * ==========================================================================
1400  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1401  * ==========================================================================
1402  */
1403
1404 static void
1405 zio_reexecute(zio_t *pio)
1406 {
1407         zio_t *cio, *cio_next;
1408
1409         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1410         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1411         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1412         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1413
1414         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1415         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1416         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1417         pio->io_reexecute = 0;
1418         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1419         pio->io_error = 0;
1420         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1421                 pio->io_state[w] = 0;
1422         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1423                 pio->io_child_error[c] = 0;
1424
1425         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1426                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1427
1428         /*
1429          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1430          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1431          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1432          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1433          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1434          */
1435         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1436                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1437                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1438                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1439                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1440                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1441                 zio_reexecute(cio);
1442         }
1443
1444         /*
1445          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1446          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1447          * responsibility of the caller to wait on him.
1448          */
1449         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1450                 zio_execute(pio);
1451 }
1452
1453 void
1454 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1455 {
1456         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1457                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1458                     "failure and the failure mode property for this pool "
1459                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1460
1461         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1462
1463         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1464
1465         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1466                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1467                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1468                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1469
1470         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1471
1472         if (zio != NULL) {
1473                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1474                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1475                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1476                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1477                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1478                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1479         }
1480
1481         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1482 }
1483
1484 int
1485 zio_resume(spa_t *spa)
1486 {
1487         zio_t *pio;
1488
1489         /*
1490          * Reexecute all previously suspended i/o.
1491          */
1492         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1493         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1494         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1495         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1496         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1497         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1498
1499         if (pio == NULL)
1500                 return (0);
1501
1502         zio_reexecute(pio);
1503         return (zio_wait(pio));
1504 }
1505
1506 void
1507 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1508 {
1509         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1510         while (spa_suspended(spa))
1511                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1512         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1513 }
1514
1515 /*
1516  * ==========================================================================
1517  * Gang blocks.
1518  *
1519  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1520  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1521  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1522  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1523  * block from smaller fragments.
1524  *
1525  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1526  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1527  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1528  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1529  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1530  *
1531  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1532  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1533  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1534  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1535  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1536  *
1537  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1538  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1539  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1540  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1541  *
1542  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1543  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1544  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1545  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1546  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1547  * bps for every constituent of the gang block.
1548  *
1549  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1550  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1551  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1552  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1553  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1554  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1555  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1556  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1557  * gang header's blk_cksum as described above.
1558  *
1559  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1560  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1561  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1562  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1563  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1564  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1565  *
1566  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1567  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1568  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1569  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1570  *
1571  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1572  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1573  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1574  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1575  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1576  *
1577  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1578  * ==========================================================================
1579  */
1580
1581 static zio_t *
1582 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1583 {
1584         if (gn != NULL)
1585                 return (pio);
1586
1587         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1588             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1589             &pio->io_bookmark));
1590 }
1591
1592 zio_t *
1593 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1594 {
1595         zio_t *zio;
1596
1597         if (gn != NULL) {
1598                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1599                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1600                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1601                 /*
1602                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1603                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1604                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1605                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1606                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1607                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1608                  * this is just good hygiene.)
1609                  */
1610                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1611                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1612                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1613                 }
1614                 /*
1615                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1616                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1617                  */
1618                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1619                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1620         } else {
1621                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1622                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1623                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1624         }
1625
1626         return (zio);
1627 }
1628
1629 /* ARGSUSED */
1630 zio_t *
1631 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1632 {
1633         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1634             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1635             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1636 }
1637
1638 /* ARGSUSED */
1639 zio_t *
1640 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1641 {
1642         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1643             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1644 }
1645
1646 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1647         NULL,
1648         zio_read_gang,
1649         zio_rewrite_gang,
1650         zio_free_gang,
1651         zio_claim_gang,
1652         NULL
1653 };
1654
1655 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1656
1657 static zio_gang_node_t *
1658 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1659 {
1660         zio_gang_node_t *gn;
1661
1662         ASSERT(*gnpp == NULL);
1663
1664         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1665         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1666         *gnpp = gn;
1667
1668         return (gn);
1669 }
1670
1671 static void
1672 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1673 {
1674         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1675
1676         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1677                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1678
1679         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1680         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1681         *gnpp = NULL;
1682 }
1683
1684 static void
1685 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1686 {
1687         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1688
1689         if (gn == NULL)
1690                 return;
1691
1692         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1693                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1694
1695         zio_gang_node_free(gnpp);
1696 }
1697
1698 static void
1699 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1700 {
1701         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1702
1703         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1704         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1705
1706         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1707             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1708             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1709 }
1710
1711 static void
1712 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1713 {
1714         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1715         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1716         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1717
1718         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1719         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1720
1721         if (zio->io_error)
1722                 return;
1723
1724         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1725                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1726
1727         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1728         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1729         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1730
1731         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1732                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1733                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1734                         continue;
1735                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1736         }
1737 }
1738
1739 static void
1740 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1741 {
1742         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1743         zio_t *zio;
1744
1745         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1746         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1747         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1748
1749         /*
1750          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1751          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1752          */
1753         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1754
1755         if (gn != NULL) {
1756                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1757
1758                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1759                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1760                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1761                                 continue;
1762                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1763                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1764                 }
1765         }
1766
1767         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1768                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1769
1770         if (zio != pio)
1771                 zio_nowait(zio);
1772 }
1773
1774 static int
1775 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1776 {
1777         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1778
1779         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1780         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1781
1782         zio->io_gang_leader = zio;
1783
1784         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1785
1786         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1787 }
1788
1789 static int
1790 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1791 {
1792         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1793
1794         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1795                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1796
1797         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1798         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1799
1800         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1801                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1802         else
1803                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1804
1805         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1806
1807         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1808 }
1809
1810 static void
1811 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1812 {
1813         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1814         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1815         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1816         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1817         uint64_t asize;
1818
1819         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1820                 return;
1821
1822         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1823
1824         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1825         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1826         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1827         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1828         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1829
1830         mutex_enter(&pio->io_lock);
1831         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1832                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1833                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1834                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1835                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1836         }
1837         mutex_exit(&pio->io_lock);
1838 }
1839
1840 static int
1841 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1842 {
1843         spa_t *spa = pio->io_spa;
1844         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1845         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1846         zio_t *zio;
1847         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1848         zio_gbh_phys_t *gbh;
1849         uint64_t txg = pio->io_txg;
1850         uint64_t resid = pio->io_size;
1851         uint64_t lsize;
1852         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1853         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1854         zio_prop_t zp;
1855         int error;
1856
1857         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1858             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1859             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1860         if (error) {
1861                 pio->io_error = error;
1862                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1863         }
1864
1865         if (pio == gio) {
1866                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1867         } else {
1868                 gnpp = pio->io_private;
1869                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1870         }
1871
1872         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1873         gbh = gn->gn_gbh;
1874         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1875
1876         /*
1877          * Create the gang header.
1878          */
1879         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1880             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1881
1882         /*
1883          * Create and nowait the gang children.
1884          */
1885         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1886                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1887                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1888                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1889
1890                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1891                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1892                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1893                 zp.zp_level = 0;
1894                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1895                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1896                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1897                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1898
1899                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1900                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1901                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1902                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1903                     &pio->io_bookmark));
1904         }
1905
1906         /*
1907          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1908          */
1909         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1910
1911         zio_nowait(zio);
1912
1913         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1914 }
1915
1916 /*
1917  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1918  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1919  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1920  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1921  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1922  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1923  */
1924 static int
1925 zio_nop_write(zio_t *zio)
1926 {
1927         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1928         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1929         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1930
1931         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1932         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1933         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1934         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1935         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1936         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1937
1938         /*
1939          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1940          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1941          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1942          * allocate a new bp.
1943          */
1944         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1945             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1946             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1947             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1948             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1949             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1950                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1951
1952         /*
1953          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1954          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1955          */
1956         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1957                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1958                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1959                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1960                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1961                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1962                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1963
1964                 *bp = *bp_orig;
1965                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1966                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1967         }
1968
1969         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1970 }
1971
1972 /*
1973  * ==========================================================================
1974  * Dedup
1975  * ==========================================================================
1976  */
1977 static void
1978 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1979 {
1980         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1981         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1982         ddt_phys_t *ddp;
1983         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1984
1985         mutex_enter(&pio->io_lock);
1986         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1987         if (zio->io_error == 0)
1988                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1989         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1990                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1991         else
1992                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1993         mutex_exit(&pio->io_lock);
1994 }
1995
1996 static int
1997 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1998 {
1999         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2000
2001         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2002         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2003         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2004
2005         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2006                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2007                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2008                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2009                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2010                 blkptr_t blk;
2011
2012                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2013                 zio->io_vsd = dde;
2014
2015                 if (ddp_self == NULL)
2016                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2017
2018                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2019                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2020                                 continue;
2021                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2022                             &blk);
2023                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2024                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2025                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2026                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2027                             &zio->io_bookmark));
2028                 }
2029                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2030         }
2031
2032         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2033             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2034             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2035
2036         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2037 }
2038
2039 static int
2040 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2041 {
2042         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2043
2044         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2045                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2046
2047         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2048         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2049         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2050
2051         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2052                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2053                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2054                 if (ddt == NULL) {
2055                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2056                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2057                 }
2058                 if (dde == NULL) {
2059                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2060                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2061                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2062                 }
2063                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2064                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2065                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2066                 }
2067                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2068                 zio->io_vsd = NULL;
2069         }
2070
2071         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2072
2073         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2074 }
2075
2076 static boolean_t
2077 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2078 {
2079         spa_t *spa = zio->io_spa;
2080
2081         /*
2082          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2083          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2084          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2085          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2086          */
2087         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2088                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2089
2090                 if (lio != NULL) {
2091                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2092                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2093                             zio->io_orig_size) != 0);
2094                 }
2095         }
2096
2097         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2098                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2099
2100                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2101                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2102                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2103                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2104                         int error;
2105
2106                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2107
2108                         ddt_exit(ddt);
2109
2110                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2111                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2112                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2113                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2114
2115                         if (error == 0) {
2116                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2117                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2118                                     zio->io_orig_size) != 0)
2119                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2120                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2121                         }
2122
2123                         ddt_enter(ddt);
2124                         return (error != 0);
2125                 }
2126         }
2127
2128         return (B_FALSE);
2129 }
2130
2131 static void
2132 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2133 {
2134         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2135         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2136         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2137         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2138         zio_t *pio;
2139
2140         if (zio->io_error)
2141                 return;
2142
2143         ddt_enter(ddt);
2144
2145         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2146
2147         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2148
2149         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2150                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2151
2152         ddt_exit(ddt);
2153 }
2154
2155 static void
2156 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2157 {
2158         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2159         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2160         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2161         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2162
2163         ddt_enter(ddt);
2164
2165         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2166         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2167         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2168
2169         if (zio->io_error == 0) {
2170                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2171                         ddt_phys_addref(ddp);
2172         } else {
2173                 ddt_phys_clear(ddp);
2174         }
2175
2176         ddt_exit(ddt);
2177 }
2178
2179 static void
2180 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2181 {
2182         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2183         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2184         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2185         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2186         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2187         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2188         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2189
2190         ddt_enter(ddt);
2191
2192         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2193         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2194         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2195
2196         if (zio->io_error == 0) {
2197                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2198                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2199                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2200                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2201                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2202                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2203         }
2204
2205         ddt_exit(ddt);
2206 }
2207
2208 static int
2209 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2210 {
2211         spa_t *spa = zio->io_spa;
2212         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2213         uint64_t txg = zio->io_txg;
2214         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2215         int p = zp->zp_copies;
2216         int ditto_copies;
2217         zio_t *cio = NULL;
2218         zio_t *dio = NULL;
2219         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2220         ddt_entry_t *dde;
2221         ddt_phys_t *ddp;
2222
2223         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2224         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2225         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2226
2227         ddt_enter(ddt);
2228         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2229         ddp = &dde->dde_phys[p];
2230
2231         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2232                 /*
2233                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2234                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2235                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2236                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2237                  */
2238                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2239                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2240                         zio_pop_transforms(zio);
2241                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2242                         BP_ZERO(bp);
2243                 } else {
2244                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2245                 }
2246                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2247                 ddt_exit(ddt);
2248                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2249         }
2250
2251         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2252         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2253
2254         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2255             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2256                 zio_prop_t czp = *zp;
2257
2258                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2259
2260                 /*
2261                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2262                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2263                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2264                  * This is safe, because using the override bp is just an
2265                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2266                  */
2267                 if (zio->io_bp_override) {
2268                         zio_pop_transforms(zio);
2269                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2270                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2271                         zio->io_bp_override = NULL;
2272                         BP_ZERO(bp);
2273                         ddt_exit(ddt);
2274                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2275                 }
2276
2277                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2278                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2279                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2280                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2281
2282                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2283                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2284         }
2285
2286         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2287                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2288                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2289                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2290                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2291                 else
2292                         ddt_phys_addref(ddp);
2293         } else if (zio->io_bp_override) {
2294                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2295                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2296                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2297                 ddt_phys_addref(ddp);
2298         } else {
2299                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2300                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2301                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2302                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2303
2304                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2305                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2306         }
2307
2308         ddt_exit(ddt);
2309
2310         if (cio)
2311                 zio_nowait(cio);
2312         if (dio)
2313                 zio_nowait(dio);
2314
2315         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2316 }
2317
2318 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2319
2320 static int
2321 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2322 {
2323         spa_t *spa = zio->io_spa;
2324         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2325         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2326         ddt_entry_t *dde;
2327         ddt_phys_t *ddp;
2328
2329         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2330         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2331
2332         ddt_enter(ddt);
2333         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2334         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2335         ddt_phys_decref(ddp);
2336         ddt_exit(ddt);
2337
2338         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2339 }
2340
2341 /*
2342  * ==========================================================================
2343  * Allocate and free blocks
2344  * ==========================================================================
2345  */
2346 static int
2347 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2348 {
2349         spa_t *spa = zio->io_spa;
2350         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2351         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2352         int error;
2353         int flags = 0;
2354
2355         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2356                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2357                 zio->io_gang_leader = zio;
2358         }
2359
2360         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2361         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2362         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2363         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2364         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2365
2366         /*
2367          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2368          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2369          * the "fast" gang feature.
2370          */
2371         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2372         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2373             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2374         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2375             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2376
2377         if (error) {
2378                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2379                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2380                     error);
2381                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2382                         return (zio_write_gang_block(zio));
2383                 zio->io_error = error;
2384         }
2385
2386         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2387 }
2388
2389 static int
2390 zio_dva_free(zio_t *zio)
2391 {
2392         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2393
2394         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2395 }
2396
2397 static int
2398 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2399 {
2400         int error;
2401
2402         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2403         if (error)
2404                 zio->io_error = error;
2405
2406         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2407 }
2408
2409 /*
2410  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2411  * and we want to give back the block we just allocated.
2412  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2413  */
2414 static void
2415 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2416 {
2417         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2418         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2419
2420         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2421                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2422
2423         if (gn != NULL) {
2424                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2425                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2426                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2427                 }
2428         }
2429 }
2430
2431 /*
2432  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2433  */
2434 int
2435 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2436     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2437 {
2438         int error = 1;
2439
2440         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2441
2442         /*
2443          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2444          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2445          * when allocating them.
2446          */
2447         if (use_slog) {
2448                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2449                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2450                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2451         }
2452
2453         if (error) {
2454                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2455                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2456                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2457         }
2458
2459         if (error == 0) {
2460                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2461                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2462                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2463                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2464                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2465                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2466                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2467                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2468                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2469                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2470         }
2471
2472         return (error);
2473 }
2474
2475 /*
2476  * Free an intent log block.
2477  */
2478 void
2479 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2480 {
2481         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2482         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2483
2484         zio_free(spa, txg, bp);
2485 }
2486
2487 /*
2488  * ==========================================================================
2489  * Read, write and delete to physical devices
2490  * ==========================================================================
2491  */
2492 static int
2493 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2494 {
2495         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2496         uint64_t align;
2497         spa_t *spa = zio->io_spa;
2498
2499         ASSERT(zio->io_error == 0);
2500         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2501
2502         if (vd == NULL) {
2503                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2504                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2505
2506                 /*
2507                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2508                  */
2509                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2510         }
2511
2512         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2513                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2514                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2515         }
2516
2517         /*
2518          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2519          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2520          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2521          * characteristics:
2522          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2523          *      - any reads of user data
2524          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2525          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2526          */
2527         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2528             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2529             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2530             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2531                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2532                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2533                 if (old != new)
2534                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2535         }
2536
2537         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2538
2539         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2540                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2541                 char *abuf = NULL;
2542                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2543                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2544                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2545                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2546                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2547                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2548                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2549                 }
2550                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2551                     zio_subblock);
2552         }
2553
2554         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2555         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2556         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2557
2558         /*
2559          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2560          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2561          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2562          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2563          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2564          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2565          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2566          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2567          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2568          * The same logic applies to any form of nested replication:
2569          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2570          */
2571         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2572             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2573             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2574             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2575                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2576                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2577                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2578         }
2579
2580         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2581             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2582
2583                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2584                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2585
2586                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2587                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2588
2589                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2590                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2591                         zio_interrupt(zio);
2592                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2593                 }
2594         }
2595
2596         /*
2597          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2598          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2599          * only repair blocks that aren't freed.
2600          */
2601         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2602             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2603                 if (!trim_map_write_start(zio))
2604                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2605         }
2606
2607         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2608 }
2609
2610 static int
2611 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2612 {
2613         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2614         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2615         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2616
2617         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2618                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2619
2620         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2621             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2622
2623         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2624             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2625
2626                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2627                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2628                         trim_map_write_done(zio);
2629
2630                 vdev_queue_io_done(zio);
2631
2632                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2633                         vdev_cache_write(zio);
2634
2635                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2636                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2637                             zio, EIO);
2638
2639                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2640                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2641
2642                 if (zio->io_error) {
2643                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2644                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2645                         } else {
2646                                 unexpected_error = B_TRUE;
2647                         }
2648                 }
2649         }
2650
2651         ops->vdev_op_io_done(zio);
2652
2653         if (unexpected_error)
2654                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2655
2656         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2657 }
2658
2659 /*
2660  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2661  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2662  */
2663 static void
2664 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2665     const void *good_buf)
2666 {
2667         /* no processing needed */
2668         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2669 }
2670
2671 /*ARGSUSED*/
2672 void
2673 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2674 {
2675         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2676
2677         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2678
2679         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2680         zcr->zcr_cbdata = buf;
2681         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2682         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2683 }
2684
2685 static int
2686 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2687 {
2688         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2689
2690         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2691                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2692
2693         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2694                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2695
2696         if (zio->io_vsd != NULL) {
2697                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2698                 zio->io_vsd = NULL;
2699         }
2700
2701         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2702                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2703
2704         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2705                 switch (zio->io_error) {
2706                 case 0:
2707                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2708                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2709                         break;
2710                 case EOPNOTSUPP:
2711                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2712                         break;
2713                 default:
2714                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2715                         break;
2716                 }
2717
2718         /*
2719          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2720          *
2721          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2722          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2723          */
2724         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2725             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2726                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2727                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2728                 zio->io_error = 0;
2729                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2730                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2731                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2732                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2733                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2734                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2735         }
2736
2737         /*
2738          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2739          * if the device is not accessible at all.
2740          */
2741         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2742             !vdev_accessible(vd, zio))
2743                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2744
2745         /*
2746          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2747          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2748          */
2749         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2750             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2751                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2752         }
2753
2754         if (zio->io_error)
2755                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2756
2757         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2758 }
2759
2760 void
2761 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2762 {
2763         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2764         ASSERT(zio->io_error == 0);
2765
2766         zio->io_stage >>= 1;
2767 }
2768
2769 void
2770 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2771 {
2772         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2773
2774         zio->io_stage >>= 1;
2775 }
2776
2777 void
2778 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2779 {
2780         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2781         ASSERT(zio->io_error == 0);
2782
2783         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2784         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2785 }
2786
2787 /*
2788  * ==========================================================================
2789  * Generate and verify checksums
2790  * ==========================================================================
2791  */
2792 static int
2793 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2794 {
2795         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2796         enum zio_checksum checksum;
2797
2798         if (bp == NULL) {
2799                 /*
2800                  * This is zio_write_phys().
2801                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2802                  */
2803                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2804
2805                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2806                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2807
2808                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2809         } else {
2810                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2811                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2812                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2813                 } else {
2814                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2815                 }
2816         }
2817
2818         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2819
2820         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2821 }
2822
2823 static int
2824 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2825 {
2826         zio_bad_cksum_t info;
2827         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2828         int error;
2829
2830         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2831
2832         if (bp == NULL) {
2833                 /*
2834                  * This is zio_read_phys().
2835                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2836                  */
2837                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2838                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2839
2840                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2841         }
2842
2843         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2844                 zio->io_error = error;
2845                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2846                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2847                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2848                             zio->io_size, NULL, &info);
2849                 }
2850         }
2851
2852         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2853 }
2854
2855 /*
2856  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2857  */
2858 void
2859 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2860 {
2861         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2862 }
2863
2864 /*
2865  * ==========================================================================
2866  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2867  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2868  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2869  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2870  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2871  * ==========================================================================
2872  */
2873 int
2874 zio_worst_error(int e1, int e2)
2875 {
2876         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2877         int r1, r2;
2878
2879         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2880                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2881                         break;
2882
2883         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2884                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2885                         break;
2886
2887         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2888 }
2889
2890 /*
2891  * ==========================================================================
2892  * I/O completion
2893  * ==========================================================================
2894  */
2895 static int
2896 zio_ready(zio_t *zio)
2897 {
2898         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2899         zio_t *pio, *pio_next;
2900
2901         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2902             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2903                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2904
2905         if (zio->io_ready) {
2906                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2907                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2908                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2909                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2910
2911                 zio->io_ready(zio);
2912         }
2913
2914         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2915                 zio->io_bp_copy = *bp;
2916
2917         if (zio->io_error)
2918                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2919
2920         mutex_enter(&zio->io_lock);
2921         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2922         pio = zio_walk_parents(zio);
2923         mutex_exit(&zio->io_lock);
2924
2925         /*
2926          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2927          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2928          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2929          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2930          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2931          */
2932         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2933                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2934                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2935         }
2936
2937         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2938                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2939                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2940                 } else {
2941                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2942                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2943                 }
2944         }
2945
2946         if (zio_injection_enabled &&
2947             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2948                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2949
2950         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2951 }
2952
2953 static int
2954 zio_done(zio_t *zio)
2955 {
2956         spa_t *spa = zio->io_spa;
2957         zio_t *lio = zio->io_logical;
2958         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2959         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2960         uint64_t psize = zio->io_size;
2961         zio_t *pio, *pio_next;
2962
2963         /*
2964          * If our children haven't all completed,
2965          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2966          */
2967         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2968             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2969             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2970             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2971                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2972
2973         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2974                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2975                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2976
2977         if (bp != NULL) {
2978                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2979                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2980                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2981                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2982                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2983                     zio->io_bp_override == NULL &&
2984                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2985                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2986                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2987                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2988                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2989                 }
2990                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2991                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2992         }
2993
2994         /*
2995          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2996          */
2997         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2998         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2999         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3000
3001         /*
3002          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3003          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3004          */
3005         if (zio->io_error == 0) {
3006                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3007                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3008                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3009                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3010                         char *abuf = zio->io_data;
3011
3012                         if (asize != psize) {
3013                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3014                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3015                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3016                         }
3017
3018                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3019                         zcr->zcr_next = NULL;
3020                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3021                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3022
3023                         if (asize != psize)
3024                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3025                 }
3026         }
3027
3028         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3029
3030         vdev_stat_update(zio, psize);
3031
3032         if (zio->io_error) {
3033                 /*
3034                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3035                  * generate an error message describing the I/O failure
3036                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3037                  * device is currently unavailable.
3038                  */
3039                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3040                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3041
3042                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3043                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3044                     zio == lio) {
3045                         /*
3046                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3047                          * error and generate a logical data ereport.
3048                          */
3049                         spa_log_error(spa, zio);
3050                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3051                             0, 0);
3052                 }
3053         }
3054
3055         if (zio->io_error && zio == lio) {
3056                 /*
3057                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3058                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3059                  */
3060                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3061                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3062
3063                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3064                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3065                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3066                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3067                         else
3068                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3069                 }
3070
3071                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3072                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3073                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3074                     zio->io_error == ENXIO &&
3075                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3076                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3077                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3078
3079                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3080                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3081
3082                 /*
3083                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3084                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3085                  * based on checksums.  It also might be a good place
3086                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3087                  * processing.
3088                  */
3089         }
3090
3091         /*
3092          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3093          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3094          * errors with errors that happened to the zio itself when
3095          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3096          */
3097         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3098
3099         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3100             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3101             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3102                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3103
3104         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3105
3106         /*
3107          * Godfather I/Os should never suspend.
3108          */
3109         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3110             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3111                 zio->io_reexecute = 0;
3112
3113         if (zio->io_reexecute) {
3114                 /*
3115                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3116                  *
3117                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3118                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3119                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3120                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3121                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3122                  *
3123                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3124                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3125                  * parents not executing until children are ready.
3126                  */
3127                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3128
3129                 zio->io_gang_leader = NULL;
3130
3131                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3132                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3133                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3134
3135                 /*
3136                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3137                  * not a true parent to them. It will track them through
3138                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3139                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3140                  * I/O to return status without blocking.
3141                  */
3142                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3143                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3144                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3145
3146                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3147                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3148                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3149                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3150                         }
3151                 }
3152
3153                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3154                         /*
3155                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3156                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3157                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3158                          */
3159                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3160                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3161                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3162                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3163                         /*
3164                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3165                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3166                          */
3167                         zio_suspend(spa, zio);
3168                 } else {
3169                         /*
3170                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3171                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3172                          */
3173 #ifdef _KERNEL
3174                         (void) taskq_dispatch_safe(
3175                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3176                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP,
3177                             &zio->io_task);
3178 #else
3179                         (void) taskq_dispatch(
3180                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3181                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
3182 #endif
3183                 }
3184                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3185         }
3186
3187         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3188         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3189         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3190
3191         /*
3192          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3193          */
3194         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3195                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3196                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3197                 zcr->zcr_next = NULL;
3198                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3199                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3200         }
3201
3202         /*
3203          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3204          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3205          * such, cannot acquire any new parents.
3206          */
3207         if (zio->io_done)
3208                 zio->io_done(zio);
3209
3210         mutex_enter(&zio->io_lock);
3211         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3212         mutex_exit(&zio->io_lock);
3213
3214         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3215                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3216                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3217                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3218                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3219         }
3220
3221         if (zio->io_waiter != NULL) {
3222                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3223                 zio->io_executor = NULL;
3224                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3225                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3226         } else {
3227                 zio_destroy(zio);
3228         }
3229
3230         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3231 }
3232
3233 /*
3234  * ==========================================================================
3235  * I/O pipeline definition
3236  * ==========================================================================
3237  */
3238 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3239         NULL,
3240         zio_read_bp_init,
3241         zio_free_bp_init,
3242         zio_issue_async,
3243         zio_write_bp_init,
3244         zio_checksum_generate,
3245         zio_nop_write,
3246         zio_ddt_read_start,
3247         zio_ddt_read_done,
3248         zio_ddt_write,
3249         zio_ddt_free,
3250         zio_gang_assemble,
3251         zio_gang_issue,
3252         zio_dva_allocate,
3253         zio_dva_free,
3254         zio_dva_claim,
3255         zio_ready,
3256         zio_vdev_io_start,
3257         zio_vdev_io_done,
3258         zio_vdev_io_assess,
3259         zio_checksum_verify,
3260         zio_done
3261 };
3262
3263 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3264 boolean_t
3265 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3266     const zbookmark_t *zb2)
3267 {
3268         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3269
3270         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3271         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3272
3273         /*
3274          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3275          * everything else.
3276          */
3277         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3278                 return (B_TRUE);
3279
3280         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3281         if (dnp == NULL)
3282                 return (B_FALSE);
3283
3284         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3285             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3286
3287         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3288             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3289
3290         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3291                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3292                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3293                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3294         }
3295
3296         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3297                 return (B_TRUE);
3298         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3299                 return (B_FALSE);
3300         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3301                 return (B_FALSE);
3302         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3303 }