]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r274304 (by delphij): MFV r274272 and diff reduction with upstream.
[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) 2011, 2015 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/sysmacros.h>
28 #include <sys/zfs_context.h>
29 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
30 #include <sys/spa.h>
31 #include <sys/txg.h>
32 #include <sys/spa_impl.h>
33 #include <sys/vdev_impl.h>
34 #include <sys/zio_impl.h>
35 #include <sys/zio_compress.h>
36 #include <sys/zio_checksum.h>
37 #include <sys/dmu_objset.h>
38 #include <sys/arc.h>
39 #include <sys/ddt.h>
40 #include <sys/trim_map.h>
41 #include <sys/blkptr.h>
42 #include <sys/zfeature.h>
43
44 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
45 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
46 #if defined(__amd64__)
47 static int zio_use_uma = 1;
48 #else
49 static int zio_use_uma = 0;
50 #endif
51 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
52 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
53     "Use uma(9) for ZIO allocations");
54 static int zio_exclude_metadata = 0;
55 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
56 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
57     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
58
59 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
60         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
61           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
62         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
63           "Number of successful TRIM requests" },
64         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
65           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
66         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
67           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
68 };
69
70 static kstat_t *zio_trim_ksp;
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O type descriptions
75  * ==========================================================================
76  */
77 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
78         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
79         "zio_ioctl"
80 };
81
82 /*
83  * ==========================================================================
84  * I/O kmem caches
85  * ==========================================================================
86  */
87 kmem_cache_t *zio_cache;
88 kmem_cache_t *zio_link_cache;
89 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
90 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
91
92 #ifdef _KERNEL
93 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
94 #endif
95
96 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
97 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
98
99 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
100         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
101 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
102 /*
103  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
104  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
105  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
106  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
107  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
108  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
109  * enough analysis has been done to determine optimal values.
110  *
111  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
112  * regular blocks are not deferred.
113  */
114 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
115 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
116 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
117     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
118 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
119 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
123 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
126
127 /*
128  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
129  * stage set or will have it later in its lifetime.
130  */
131 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
132
133 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
134
135 #ifdef ZFS_DEBUG
136 int zio_buf_debug_limit = 16384;
137 #else
138 int zio_buf_debug_limit = 0;
139 #endif
140
141 void
142 zio_init(void)
143 {
144         size_t c;
145         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
146             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
147         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
148             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
149         if (!zio_use_uma)
150                 goto out;
151
152         /*
153          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
154          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
155          * for each quarter-power of 2.
156          */
157         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
158                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
159                 size_t p2 = size;
160                 size_t align = 0;
161                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
162
163                 while (!ISP2(p2))
164                         p2 &= p2 - 1;
165
166 #ifdef illumos
167 #ifndef _KERNEL
168                 /*
169                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
170                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
171                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
172                  * page with a watched buffer.
173                  */
174                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
175                         continue;
176 #endif
177 #endif /* illumos */
178                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
179                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
180                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
181                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
182                 }
183
184                 if (align != 0) {
185                         char name[36];
186                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
187                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
188                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
189
190                         /*
191                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
192                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
193                          * stored with the buffers.
194                          */
195                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
196                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
197                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
198                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
199                 }
200         }
201
202         while (--c != 0) {
203                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
204                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
205                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
206
207                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
208                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
209                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
210         }
211 out:
212
213         zio_inject_init();
214
215         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
216             KSTAT_TYPE_NAMED,
217             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
218             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
219
220         if (zio_trim_ksp != NULL) {
221                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
222                 kstat_install(zio_trim_ksp);
223         }
224 }
225
226 void
227 zio_fini(void)
228 {
229         size_t c;
230         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
231         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
232
233         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
234                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
235                         last_cache = zio_buf_cache[c];
236                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
237                 }
238                 zio_buf_cache[c] = NULL;
239
240                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
241                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
242                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
243                 }
244                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
245         }
246
247         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
248         kmem_cache_destroy(zio_cache);
249
250         zio_inject_fini();
251
252         if (zio_trim_ksp != NULL) {
253                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
254                 zio_trim_ksp = NULL;
255         }
256 }
257
258 /*
259  * ==========================================================================
260  * Allocate and free I/O buffers
261  * ==========================================================================
262  */
263
264 /*
265  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
266  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
267  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
268  * excess / transient data in-core during a crashdump.
269  */
270 void *
271 zio_buf_alloc(size_t size)
272 {
273         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
274         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
275
276         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
277
278         if (zio_use_uma)
279                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
280         else
281                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
282 }
283
284 /*
285  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
286  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
287  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
288  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
289  */
290 void *
291 zio_data_buf_alloc(size_t size)
292 {
293         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
294
295         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
296
297         if (zio_use_uma)
298                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
299         else
300                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
301 }
302
303 void
304 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
305 {
306         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
307
308         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
309
310         if (zio_use_uma)
311                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
312         else
313                 kmem_free(buf, size);
314 }
315
316 void
317 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
318 {
319         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
320
321         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
322
323         if (zio_use_uma)
324                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
325         else
326                 kmem_free(buf, size);
327 }
328
329 /*
330  * ==========================================================================
331  * Push and pop I/O transform buffers
332  * ==========================================================================
333  */
334 static void
335 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
336     zio_transform_func_t *transform)
337 {
338         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
339
340         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
341         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
342         zt->zt_bufsize = bufsize;
343         zt->zt_transform = transform;
344
345         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
346         zio->io_transform_stack = zt;
347
348         zio->io_data = data;
349         zio->io_size = size;
350 }
351
352 static void
353 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
354 {
355         zio_transform_t *zt;
356
357         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
358                 if (zt->zt_transform != NULL)
359                         zt->zt_transform(zio,
360                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
361
362                 if (zt->zt_bufsize != 0)
363                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
364
365                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
366                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
367                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
368
369                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
370         }
371 }
372
373 /*
374  * ==========================================================================
375  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
376  * ==========================================================================
377  */
378 static void
379 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
380 {
381         ASSERT(zio->io_size > size);
382
383         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
384                 bcopy(zio->io_data, data, size);
385 }
386
387 static void
388 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
389 {
390         if (zio->io_error == 0 &&
391             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
392             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
393                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
394 }
395
396 /*
397  * ==========================================================================
398  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
399  * ==========================================================================
400  */
401 /*
402  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
403  *        continue calling these functions until they return NULL.
404  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
405  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
406  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
407  *        io_walk_link, which gets annoying.)
408  */
409 zio_t *
410 zio_walk_parents(zio_t *cio)
411 {
412         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
413         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
414
415         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
416         cio->io_walk_link = zl;
417
418         if (zl == NULL)
419                 return (NULL);
420
421         ASSERT(zl->zl_child == cio);
422         return (zl->zl_parent);
423 }
424
425 zio_t *
426 zio_walk_children(zio_t *pio)
427 {
428         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
429         list_t *cl = &pio->io_child_list;
430
431         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
432         pio->io_walk_link = zl;
433
434         if (zl == NULL)
435                 return (NULL);
436
437         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
438         return (zl->zl_child);
439 }
440
441 zio_t *
442 zio_unique_parent(zio_t *cio)
443 {
444         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
445
446         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
447         return (pio);
448 }
449
450 void
451 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
452 {
453         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
454
455         /*
456          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
457          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
458          * Vdev I/Os can only have vdev children.
459          * The following ASSERT captures all of these constraints.
460          */
461         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
462
463         zl->zl_parent = pio;
464         zl->zl_child = cio;
465
466         mutex_enter(&cio->io_lock);
467         mutex_enter(&pio->io_lock);
468
469         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
470
471         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
472                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
473
474         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
475         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
476
477         pio->io_child_count++;
478         cio->io_parent_count++;
479
480         mutex_exit(&pio->io_lock);
481         mutex_exit(&cio->io_lock);
482 }
483
484 static void
485 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
486 {
487         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
488         ASSERT(zl->zl_child == cio);
489
490         mutex_enter(&cio->io_lock);
491         mutex_enter(&pio->io_lock);
492
493         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
494         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
495
496         pio->io_child_count--;
497         cio->io_parent_count--;
498
499         mutex_exit(&pio->io_lock);
500         mutex_exit(&cio->io_lock);
501
502         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
503 }
504
505 static boolean_t
506 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
507 {
508         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
509         boolean_t waiting = B_FALSE;
510
511         mutex_enter(&zio->io_lock);
512         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
513         if (*countp != 0) {
514                 zio->io_stage >>= 1;
515                 zio->io_stall = countp;
516                 waiting = B_TRUE;
517         }
518         mutex_exit(&zio->io_lock);
519
520         return (waiting);
521 }
522
523 static void
524 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
525 {
526         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
527         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
528
529         mutex_enter(&pio->io_lock);
530         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
531                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
532         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
533         ASSERT3U(*countp, >, 0);
534
535         (*countp)--;
536
537         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
538                 pio->io_stall = NULL;
539                 mutex_exit(&pio->io_lock);
540                 zio_execute(pio);
541         } else {
542                 mutex_exit(&pio->io_lock);
543         }
544 }
545
546 static void
547 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
548 {
549         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
550                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
551 }
552
553 /*
554  * ==========================================================================
555  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
556  * ==========================================================================
557  */
558 static zio_t *
559 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
560     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
561     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
562     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
563     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
564 {
565         zio_t *zio;
566
567         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
568         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
569         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
570
571         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
572         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
573         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
574
575         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
576         bzero(zio, sizeof (zio_t));
577
578         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
579         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
580
581         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
582             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
583         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
584             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
585
586         if (vd != NULL)
587                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
588         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
589                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
590         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
591                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
592         else
593                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
594
595         if (bp != NULL) {
596                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
597                 zio->io_bp_copy = *bp;
598                 zio->io_bp_orig = *bp;
599                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
600                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
601                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
602                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
603                         zio->io_logical = zio;
604                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
605                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
606         }
607
608         zio->io_spa = spa;
609         zio->io_txg = txg;
610         zio->io_done = done;
611         zio->io_private = private;
612         zio->io_type = type;
613         zio->io_priority = priority;
614         zio->io_vd = vd;
615         zio->io_offset = offset;
616         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
617         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
618         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
619         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
620         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
621
622         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
623         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
624
625         if (zb != NULL)
626                 zio->io_bookmark = *zb;
627
628         if (pio != NULL) {
629                 if (zio->io_logical == NULL)
630                         zio->io_logical = pio->io_logical;
631                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
632                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
633                 zio_add_child(pio, zio);
634         }
635
636         return (zio);
637 }
638
639 static void
640 zio_destroy(zio_t *zio)
641 {
642         list_destroy(&zio->io_parent_list);
643         list_destroy(&zio->io_child_list);
644         mutex_destroy(&zio->io_lock);
645         cv_destroy(&zio->io_cv);
646         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
647 }
648
649 zio_t *
650 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
651     void *private, enum zio_flag flags)
652 {
653         zio_t *zio;
654
655         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
656             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
657             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
658
659         return (zio);
660 }
661
662 zio_t *
663 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
664 {
665         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
666 }
667
668 void
669 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
670 {
671         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
672                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
673                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
674         }
675         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
676             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
677                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
678                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
679         }
680         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
681             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
682                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
683                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
684         }
685         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
686                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
687                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
688         }
689         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
690                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
691                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
692         }
693
694         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
695                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
696                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
697                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
698                 }
699         }
700
701         /*
702          * Pool-specific checks.
703          *
704          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
705          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
706          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
707          * that are in the log) to be arbitrarily large.
708          */
709         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
710                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
711                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
712                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
713                             "VDEV %llu",
714                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
715                         continue;
716                 }
717                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
718                 if (vd == NULL) {
719                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
720                             "VDEV %llu",
721                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
722                         continue;
723                 }
724                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
725                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
726                             "VDEV %llu",
727                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
728                         continue;
729                 }
730                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
731                         /*
732                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
733                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
734                          * we can't perform any more checks on them.
735                          */
736                         continue;
737                 }
738                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
739                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
740                 if (BP_IS_GANG(bp))
741                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
742                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
743                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
744                             "OFFSET %llu",
745                             bp, i, (longlong_t)offset);
746                 }
747         }
748 }
749
750 zio_t *
751 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
752     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
753     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
754 {
755         zio_t *zio;
756
757         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
758
759         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
760             data, size, done, private,
761             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
762             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
763             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
764
765         return (zio);
766 }
767
768 zio_t *
769 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
770     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
771     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
772     void *private,
773     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
774 {
775         zio_t *zio;
776
777         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
778             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
779             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
780             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
781             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
782             zp->zp_level < 32 &&
783             zp->zp_copies > 0 &&
784             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
785
786         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
787             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
788             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
789             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
790
791         zio->io_ready = ready;
792         zio->io_physdone = physdone;
793         zio->io_prop = *zp;
794
795         /*
796          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
797          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
798          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
799          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
800          */
801         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
802                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
803         }
804
805         return (zio);
806 }
807
808 zio_t *
809 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
810     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
811     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
812 {
813         zio_t *zio;
814
815         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
816             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
817             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
818
819         return (zio);
820 }
821
822 void
823 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
824 {
825         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
826         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
827         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
828         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
829
830         /*
831          * We must reset the io_prop to match the values that existed
832          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
833          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
834          */
835         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
836         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
837         zio->io_prop.zp_copies = copies;
838         zio->io_bp_override = bp;
839 }
840
841 void
842 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
843 {
844
845         /*
846          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
847          * process the free here (by ignoring it) rather than
848          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
849          */
850         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
851                 return;
852         metaslab_check_free(spa, bp);
853
854         /*
855          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
856          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
857          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
858          * in-memory list for later processing.
859          */
860         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
861             txg != spa->spa_syncing_txg ||
862             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
863                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
864         } else {
865                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
866                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
867         }
868 }
869
870 zio_t *
871 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
872     uint64_t size, enum zio_flag flags)
873 {
874         zio_t *zio;
875         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
876
877         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
878         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
879         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
880
881         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
882                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
883
884         metaslab_check_free(spa, bp);
885         arc_freed(spa, bp);
886
887         if (zfs_trim_enabled)
888                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
889                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
890         /*
891          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
892          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
893          * not tied up.
894          */
895         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
896                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
897
898         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
899
900         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
901             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
902             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
903
904         return (zio);
905 }
906
907 zio_t *
908 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
909     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
910 {
911         zio_t *zio;
912
913         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
914
915         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
916                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
917
918         /*
919          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
920          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
921          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
922          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
923          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
924          * so that the SPA knows they're in use.
925          *
926          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
927          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
928          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
929          */
930         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
931         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
932         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
933
934         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
935             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
936             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
937
938         return (zio);
939 }
940
941 zio_t *
942 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
943     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
944     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
945 {
946         zio_t *zio;
947         int c;
948
949         if (vd->vdev_children == 0) {
950                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
951                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
952                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
953
954                 zio->io_cmd = cmd;
955         } else {
956                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
957
958                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
959                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
960                             offset, size, done, private, priority, flags));
961         }
962
963         return (zio);
964 }
965
966 zio_t *
967 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
968     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
969     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
970 {
971         zio_t *zio;
972
973         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
974         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
975             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
976         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
977
978         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
979             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
980             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
981
982         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
983
984         return (zio);
985 }
986
987 zio_t *
988 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
989     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
990     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
991 {
992         zio_t *zio;
993
994         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
995         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
996             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
997         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
998
999         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1000             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1001             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1002
1003         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1004
1005         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1006                 /*
1007                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1008                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1009                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1010                  * being written to multiple places in parallel.
1011                  */
1012                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1013                 bcopy(data, wbuf, size);
1014                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1015         }
1016
1017         return (zio);
1018 }
1019
1020 /*
1021  * Create a child I/O to do some work for us.
1022  */
1023 zio_t *
1024 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1025         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1026         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1027 {
1028         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1029         zio_t *zio;
1030
1031         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1032             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1033
1034         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1035                 /*
1036                  * If we have the bp, then the child should perform the
1037                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1038                  * detection as close to the leaves as possible and
1039                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1040                  */
1041                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1042                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1043         }
1044
1045         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1046         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1047                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1048
1049         if (vd->vdev_children == 0)
1050                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1051
1052         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1053
1054         /*
1055          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1056          * even if the original read was.
1057          */
1058         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1059                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1060
1061         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1062             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1063             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1064
1065         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1066         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1067                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1068
1069         return (zio);
1070 }
1071
1072 zio_t *
1073 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1074     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1075     zio_done_func_t *done, void *private)
1076 {
1077         zio_t *zio;
1078
1079         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1080
1081         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1082             data, size, done, private, type, priority,
1083             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1084             vd, offset, NULL,
1085             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1086
1087         return (zio);
1088 }
1089
1090 void
1091 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1092 {
1093         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1094             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1095             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1096 }
1097
1098 zio_t *
1099 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1100 {
1101
1102         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1103
1104         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1105             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1106             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1107             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1108 }
1109
1110 void
1111 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1112 {
1113         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1114         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1115         ASSERT(size <= zio->io_size);
1116
1117         /*
1118          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1119          * reconstruction when reading back less than the block size.
1120          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1121          */
1122         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1123         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1124                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1125 }
1126
1127 /*
1128  * ==========================================================================
1129  * Prepare to read and write logical blocks
1130  * ==========================================================================
1131  */
1132
1133 static int
1134 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1135 {
1136         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1137
1138         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1139             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1140             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1141                 uint64_t psize =
1142                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1143                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1144
1145                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1146         }
1147
1148         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1149                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1150                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1151         } else {
1152                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1153         }
1154
1155         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1156                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1157
1158         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1159                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1160
1161         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1162                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1163
1164         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1165 }
1166
1167 static int
1168 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1169 {
1170         spa_t *spa = zio->io_spa;
1171         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1172         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1173         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1174         uint64_t lsize = zio->io_size;
1175         uint64_t psize = lsize;
1176         int pass = 1;
1177
1178         /*
1179          * If our children haven't all reached the ready stage,
1180          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1181          */
1182         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1183             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1184                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1185
1186         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1187                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1188
1189         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1190
1191         if (zio->io_bp_override) {
1192                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1193                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1194
1195                 *bp = *zio->io_bp_override;
1196                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1197
1198                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1199                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1200
1201                 /*
1202                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1203                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1204                  * has already occurred.
1205                  */
1206                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1207                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1208                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1209                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1210                 }
1211
1212                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1213
1214                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1215                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1216
1217                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1218                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1219
1220                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1221                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1222                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1223                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1224                 }
1225         }
1226
1227         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1228                 /*
1229                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1230                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1231                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1232                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1233                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1234                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1235                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1236                  */
1237                 pass = spa_sync_pass(spa);
1238
1239                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1240                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1241                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1242
1243                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1244                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1245
1246                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1247                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1248                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1249         }
1250
1251         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1252                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1253                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1254                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1255                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1256                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1257                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1258                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1259                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1260                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1261                             cbuf, compress, lsize, psize);
1262                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1263                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1264                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1265                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1266                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1267                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1268                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1269                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1270                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1271                 } else {
1272                         /*
1273                          * Round up compressed size up to the ashift
1274                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1275                          * This ensures that the compressed size of the BP
1276                          * (and thus compressratio property) are correct,
1277                          * in that we charge for the padding used to fill out
1278                          * the last sector.
1279                          */
1280                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1281                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1282                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1283                         if (rounded >= lsize) {
1284                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1285                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1286                                 psize = lsize;
1287                         } else {
1288                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1289                                 psize = rounded;
1290                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1291                                     psize, lsize, NULL);
1292                         }
1293                 }
1294         }
1295
1296         /*
1297          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1298          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1299          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1300          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1301          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1302          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1303          */
1304         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1305             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1306             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1307                 ASSERT(psize != 0);
1308                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1309                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1310                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1311         } else {
1312                 BP_ZERO(bp);
1313                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1314         }
1315
1316         if (psize == 0) {
1317                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1318                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1319                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1320                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1321                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1322                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1323                 }
1324                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1325         } else {
1326                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1327                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1328                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1329                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1330                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1331                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1332                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1333                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1334                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1335                 if (zp->zp_dedup) {
1336                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1337                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1338                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1339                 }
1340                 if (zp->zp_nopwrite) {
1341                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1342                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1343                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1344                 }
1345         }
1346
1347         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1348 }
1349
1350 static int
1351 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1352 {
1353         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1354
1355         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1356                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1357                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1358         }
1359
1360         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1361 }
1362
1363 /*
1364  * ==========================================================================
1365  * Execute the I/O pipeline
1366  * ==========================================================================
1367  */
1368
1369 static void
1370 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1371 {
1372         spa_t *spa = zio->io_spa;
1373         zio_type_t t = zio->io_type;
1374         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1375
1376         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1377
1378         /*
1379          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1380          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1381          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1382          */
1383         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1384                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1385
1386         /*
1387          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1388          */
1389         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1390                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1391
1392         /*
1393          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1394          * available.
1395          */
1396         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1397             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1398                 q++;
1399
1400         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1401
1402         /*
1403          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1404          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1405          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1406          */
1407 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1408         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1409 #else
1410         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1411 #endif
1412         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1413             flags, &zio->io_tqent);
1414 }
1415
1416 static boolean_t
1417 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1418 {
1419         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1420         spa_t *spa = zio->io_spa;
1421
1422         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1423                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1424                 uint_t i;
1425                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1426                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1427                                 return (B_TRUE);
1428                 }
1429         }
1430
1431         return (B_FALSE);
1432 }
1433
1434 static int
1435 zio_issue_async(zio_t *zio)
1436 {
1437         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1438
1439         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1440 }
1441
1442 void
1443 zio_interrupt(zio_t *zio)
1444 {
1445         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1446 }
1447
1448 /*
1449  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1450  *
1451  *      (1) the I/O completes
1452  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1453  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1454  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1455  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1456  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1457  *
1458  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1459  * burns a thread in cv_wait().
1460  *
1461  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1462  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1463  */
1464 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1465
1466 void
1467 zio_execute(zio_t *zio)
1468 {
1469         zio->io_executor = curthread;
1470
1471         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1472                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1473                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1474                 int rv;
1475
1476                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1477                 ASSERT(ISP2(stage));
1478                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1479
1480                 do {
1481                         stage <<= 1;
1482                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1483
1484                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1485
1486                 /*
1487                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1488                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1489                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1490                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1491                  *
1492                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1493                  * be sent to disk promptly.
1494                  */
1495                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1496                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1497                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1498                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1499                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1500                         return;
1501                 }
1502
1503                 zio->io_stage = stage;
1504                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1505
1506                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1507                         return;
1508
1509                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1510         }
1511 }
1512
1513 /*
1514  * ==========================================================================
1515  * Initiate I/O, either sync or async
1516  * ==========================================================================
1517  */
1518 int
1519 zio_wait(zio_t *zio)
1520 {
1521         int error;
1522
1523         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1524         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1525
1526         zio->io_waiter = curthread;
1527
1528         zio_execute(zio);
1529
1530         mutex_enter(&zio->io_lock);
1531         while (zio->io_executor != NULL)
1532                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1533         mutex_exit(&zio->io_lock);
1534
1535         error = zio->io_error;
1536         zio_destroy(zio);
1537
1538         return (error);
1539 }
1540
1541 void
1542 zio_nowait(zio_t *zio)
1543 {
1544         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1545
1546         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1547             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1548                 /*
1549                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1550                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1551                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1552                  */
1553                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1554
1555                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1556         }
1557
1558         zio_execute(zio);
1559 }
1560
1561 /*
1562  * ==========================================================================
1563  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1564  * ==========================================================================
1565  */
1566
1567 static void
1568 zio_reexecute(zio_t *pio)
1569 {
1570         zio_t *cio, *cio_next;
1571
1572         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1573         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1574         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1575         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1576
1577         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1578         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1579         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1580         pio->io_reexecute = 0;
1581         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1582         pio->io_error = 0;
1583         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1584                 pio->io_state[w] = 0;
1585         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1586                 pio->io_child_error[c] = 0;
1587
1588         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1589                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1590
1591         /*
1592          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1593          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1594          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1595          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1596          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1597          */
1598         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1599                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1600                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1601                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1602                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1603                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1604                 zio_reexecute(cio);
1605         }
1606
1607         /*
1608          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1609          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1610          * responsibility of the caller to wait on him.
1611          */
1612         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1613                 zio_execute(pio);
1614 }
1615
1616 void
1617 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1618 {
1619         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1620                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1621                     "failure and the failure mode property for this pool "
1622                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1623
1624         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1625
1626         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1627
1628         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1629                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1630                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1631                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1632
1633         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1634
1635         if (zio != NULL) {
1636                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1637                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1638                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1639                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1640                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1641                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1642         }
1643
1644         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1645 }
1646
1647 int
1648 zio_resume(spa_t *spa)
1649 {
1650         zio_t *pio;
1651
1652         /*
1653          * Reexecute all previously suspended i/o.
1654          */
1655         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1656         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1657         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1658         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1659         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1660         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1661
1662         if (pio == NULL)
1663                 return (0);
1664
1665         zio_reexecute(pio);
1666         return (zio_wait(pio));
1667 }
1668
1669 void
1670 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1671 {
1672         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1673         while (spa_suspended(spa))
1674                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1675         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1676 }
1677
1678 /*
1679  * ==========================================================================
1680  * Gang blocks.
1681  *
1682  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1683  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1684  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1685  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1686  * block from smaller fragments.
1687  *
1688  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1689  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1690  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1691  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1692  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1693  *
1694  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1695  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1696  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1697  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1698  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1699  *
1700  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1701  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1702  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1703  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1704  *
1705  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1706  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1707  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1708  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1709  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1710  * bps for every constituent of the gang block.
1711  *
1712  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1713  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1714  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1715  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1716  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1717  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1718  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1719  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1720  * gang header's blk_cksum as described above.
1721  *
1722  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1723  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1724  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1725  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1726  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1727  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1728  *
1729  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1730  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1731  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1732  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1733  *
1734  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1735  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1736  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1737  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1738  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1739  *
1740  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1741  * ==========================================================================
1742  */
1743
1744 static zio_t *
1745 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1746 {
1747         if (gn != NULL)
1748                 return (pio);
1749
1750         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1751             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1752             &pio->io_bookmark));
1753 }
1754
1755 zio_t *
1756 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1757 {
1758         zio_t *zio;
1759
1760         if (gn != NULL) {
1761                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1762                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1763                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1764                 /*
1765                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1766                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1767                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1768                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1769                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1770                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1771                  * this is just good hygiene.)
1772                  */
1773                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1774                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1775                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1776                 }
1777                 /*
1778                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1779                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1780                  */
1781                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1782                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1783         } else {
1784                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1785                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1786                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1787         }
1788
1789         return (zio);
1790 }
1791
1792 /* ARGSUSED */
1793 zio_t *
1794 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1795 {
1796         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1797             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1798             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1799 }
1800
1801 /* ARGSUSED */
1802 zio_t *
1803 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1804 {
1805         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1806             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1807 }
1808
1809 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1810         NULL,
1811         zio_read_gang,
1812         zio_rewrite_gang,
1813         zio_free_gang,
1814         zio_claim_gang,
1815         NULL
1816 };
1817
1818 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1819
1820 static zio_gang_node_t *
1821 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1822 {
1823         zio_gang_node_t *gn;
1824
1825         ASSERT(*gnpp == NULL);
1826
1827         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1828         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1829         *gnpp = gn;
1830
1831         return (gn);
1832 }
1833
1834 static void
1835 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1836 {
1837         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1838
1839         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1840                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1841
1842         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1843         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1844         *gnpp = NULL;
1845 }
1846
1847 static void
1848 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1849 {
1850         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1851
1852         if (gn == NULL)
1853                 return;
1854
1855         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1856                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1857
1858         zio_gang_node_free(gnpp);
1859 }
1860
1861 static void
1862 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1863 {
1864         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1865
1866         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1867         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1868
1869         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1870             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1871             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1872 }
1873
1874 static void
1875 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1876 {
1877         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1878         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1879         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1880
1881         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1882         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1883
1884         if (zio->io_error)
1885                 return;
1886
1887         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1888                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1889
1890         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1891         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1892         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1893
1894         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1895                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1896                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1897                         continue;
1898                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1899         }
1900 }
1901
1902 static void
1903 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1904 {
1905         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1906         zio_t *zio;
1907
1908         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1909         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1910         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1911
1912         /*
1913          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1914          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1915          */
1916         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1917
1918         if (gn != NULL) {
1919                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1920
1921                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1922                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1923                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1924                                 continue;
1925                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1926                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1927                 }
1928         }
1929
1930         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1931                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1932
1933         if (zio != pio)
1934                 zio_nowait(zio);
1935 }
1936
1937 static int
1938 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1939 {
1940         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1941
1942         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1943         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1944
1945         zio->io_gang_leader = zio;
1946
1947         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1948
1949         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1950 }
1951
1952 static int
1953 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1954 {
1955         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1956
1957         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1958                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1959
1960         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1961         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1962
1963         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1964                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1965         else
1966                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1967
1968         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1969
1970         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1971 }
1972
1973 static void
1974 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1975 {
1976         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1977         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1978         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1979         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1980         uint64_t asize;
1981
1982         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1983                 return;
1984
1985         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1986
1987         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1988         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1989         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1990         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1991         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1992
1993         mutex_enter(&pio->io_lock);
1994         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1995                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1996                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1997                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1998                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1999         }
2000         mutex_exit(&pio->io_lock);
2001 }
2002
2003 static int
2004 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2005 {
2006         spa_t *spa = pio->io_spa;
2007         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2008         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2009         zio_t *zio;
2010         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2011         zio_gbh_phys_t *gbh;
2012         uint64_t txg = pio->io_txg;
2013         uint64_t resid = pio->io_size;
2014         uint64_t lsize;
2015         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2016         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2017         zio_prop_t zp;
2018         int error;
2019
2020         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
2021             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
2022             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
2023         if (error) {
2024                 pio->io_error = error;
2025                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2026         }
2027
2028         if (pio == gio) {
2029                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2030         } else {
2031                 gnpp = pio->io_private;
2032                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2033         }
2034
2035         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2036         gbh = gn->gn_gbh;
2037         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2038
2039         /*
2040          * Create the gang header.
2041          */
2042         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2043             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2044
2045         /*
2046          * Create and nowait the gang children.
2047          */
2048         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2049                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2050                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2051                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2052
2053                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2054                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2055                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2056                 zp.zp_level = 0;
2057                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2058                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2059                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2060                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2061
2062                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2063                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2064                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
2065                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2066                     &pio->io_bookmark));
2067         }
2068
2069         /*
2070          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2071          */
2072         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2073
2074         zio_nowait(zio);
2075
2076         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2077 }
2078
2079 /*
2080  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2081  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2082  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2083  * mutually exclusive with dedup.
2084  *
2085  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2086  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2087  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2088  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2089  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2090  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2091  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2092  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2093  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2094  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2095  * themselves remain secret.
2096  */
2097 static int
2098 zio_nop_write(zio_t *zio)
2099 {
2100         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2101         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2102         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2103
2104         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2105         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2106         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2107         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2108         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2109         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2110
2111         /*
2112          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2113          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2114          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2115          * allocate a new bp.
2116          */
2117         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2118             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2119             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2120             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2121             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2122             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2123             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2124                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2125
2126         /*
2127          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2128          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2129          */
2130         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2131                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2132                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2133                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2134                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2135                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2136                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2137                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2138
2139                 *bp = *bp_orig;
2140                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2141                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2142         }
2143
2144         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2145 }
2146
2147 /*
2148  * ==========================================================================
2149  * Dedup
2150  * ==========================================================================
2151  */
2152 static void
2153 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2154 {
2155         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2156         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2157         ddt_phys_t *ddp;
2158         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2159
2160         mutex_enter(&pio->io_lock);
2161         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2162         if (zio->io_error == 0)
2163                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2164         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2165                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2166         else
2167                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2168         mutex_exit(&pio->io_lock);
2169 }
2170
2171 static int
2172 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2173 {
2174         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2175
2176         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2177         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2178         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2179
2180         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2181                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2182                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2183                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2184                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2185                 blkptr_t blk;
2186
2187                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2188                 zio->io_vsd = dde;
2189
2190                 if (ddp_self == NULL)
2191                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2192
2193                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2194                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2195                                 continue;
2196                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2197                             &blk);
2198                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2199                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2200                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2201                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2202                             &zio->io_bookmark));
2203                 }
2204                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2205         }
2206
2207         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2208             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2209             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2210
2211         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2212 }
2213
2214 static int
2215 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2216 {
2217         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2218
2219         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2220                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2221
2222         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2223         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2224         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2225
2226         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2227                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2228                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2229                 if (ddt == NULL) {
2230                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2231                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2232                 }
2233                 if (dde == NULL) {
2234                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2235                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2236                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2237                 }
2238                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2239                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2240                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2241                 }
2242                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2243                 zio->io_vsd = NULL;
2244         }
2245
2246         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2247
2248         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2249 }
2250
2251 static boolean_t
2252 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2253 {
2254         spa_t *spa = zio->io_spa;
2255
2256         /*
2257          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2258          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2259          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2260          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2261          */
2262         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2263                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2264
2265                 if (lio != NULL) {
2266                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2267                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2268                             zio->io_orig_size) != 0);
2269                 }
2270         }
2271
2272         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2273                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2274
2275                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2276                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2277                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2278                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2279                         int error;
2280
2281                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2282
2283                         ddt_exit(ddt);
2284
2285                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2286                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2287                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2288                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2289
2290                         if (error == 0) {
2291                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2292                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2293                                     zio->io_orig_size) != 0)
2294                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2295                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2296                         }
2297
2298                         ddt_enter(ddt);
2299                         return (error != 0);
2300                 }
2301         }
2302
2303         return (B_FALSE);
2304 }
2305
2306 static void
2307 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2308 {
2309         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2310         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2311         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2312         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2313         zio_t *pio;
2314
2315         if (zio->io_error)
2316                 return;
2317
2318         ddt_enter(ddt);
2319
2320         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2321
2322         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2323
2324         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2325                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2326
2327         ddt_exit(ddt);
2328 }
2329
2330 static void
2331 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2332 {
2333         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2334         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2335         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2336         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2337
2338         ddt_enter(ddt);
2339
2340         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2341         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2342         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2343
2344         if (zio->io_error == 0) {
2345                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2346                         ddt_phys_addref(ddp);
2347         } else {
2348                 ddt_phys_clear(ddp);
2349         }
2350
2351         ddt_exit(ddt);
2352 }
2353
2354 static void
2355 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2356 {
2357         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2358         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2359         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2360         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2361         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2362         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2363         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2364
2365         ddt_enter(ddt);
2366
2367         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2368         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2369         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2370
2371         if (zio->io_error == 0) {
2372                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2373                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2374                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2375                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2376                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2377                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2378         }
2379
2380         ddt_exit(ddt);
2381 }
2382
2383 static int
2384 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2385 {
2386         spa_t *spa = zio->io_spa;
2387         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2388         uint64_t txg = zio->io_txg;
2389         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2390         int p = zp->zp_copies;
2391         int ditto_copies;
2392         zio_t *cio = NULL;
2393         zio_t *dio = NULL;
2394         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2395         ddt_entry_t *dde;
2396         ddt_phys_t *ddp;
2397
2398         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2399         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2400         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2401
2402         ddt_enter(ddt);
2403         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2404         ddp = &dde->dde_phys[p];
2405
2406         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2407                 /*
2408                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2409                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2410                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2411                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2412                  */
2413                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2414                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2415                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2416                         zio_pop_transforms(zio);
2417                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2418                         BP_ZERO(bp);
2419                 } else {
2420                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2421                 }
2422                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2423                 ddt_exit(ddt);
2424                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2425         }
2426
2427         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2428         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2429
2430         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2431             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2432                 zio_prop_t czp = *zp;
2433
2434                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2435
2436                 /*
2437                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2438                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2439                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2440                  * This is safe, because using the override bp is just an
2441                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2442                  */
2443                 if (zio->io_bp_override) {
2444                         zio_pop_transforms(zio);
2445                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2446                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2447                         zio->io_bp_override = NULL;
2448                         BP_ZERO(bp);
2449                         ddt_exit(ddt);
2450                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2451                 }
2452
2453                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2454                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2455                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2456                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2457
2458                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2459                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2460         }
2461
2462         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2463                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2464                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2465                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2466                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2467                 else
2468                         ddt_phys_addref(ddp);
2469         } else if (zio->io_bp_override) {
2470                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2471                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2472                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2473                 ddt_phys_addref(ddp);
2474         } else {
2475                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2476                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2477                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2478                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2479
2480                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2481                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2482         }
2483
2484         ddt_exit(ddt);
2485
2486         if (cio)
2487                 zio_nowait(cio);
2488         if (dio)
2489                 zio_nowait(dio);
2490
2491         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2492 }
2493
2494 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2495
2496 static int
2497 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2498 {
2499         spa_t *spa = zio->io_spa;
2500         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2501         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2502         ddt_entry_t *dde;
2503         ddt_phys_t *ddp;
2504
2505         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2506         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2507
2508         ddt_enter(ddt);
2509         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2510         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2511         ddt_phys_decref(ddp);
2512         ddt_exit(ddt);
2513
2514         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2515 }
2516
2517 /*
2518  * ==========================================================================
2519  * Allocate and free blocks
2520  * ==========================================================================
2521  */
2522 static int
2523 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2524 {
2525         spa_t *spa = zio->io_spa;
2526         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2527         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2528         int error;
2529         int flags = 0;
2530
2531         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2532                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2533                 zio->io_gang_leader = zio;
2534         }
2535
2536         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2537         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2538         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2539         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2540         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2541
2542         /*
2543          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2544          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2545          * the "fast" gang feature.
2546          */
2547         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2548         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2549             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2550         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2551             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2552
2553         if (error) {
2554                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2555                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2556                     error);
2557                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2558                         return (zio_write_gang_block(zio));
2559                 zio->io_error = error;
2560         }
2561
2562         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2563 }
2564
2565 static int
2566 zio_dva_free(zio_t *zio)
2567 {
2568         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2569
2570         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2571 }
2572
2573 static int
2574 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2575 {
2576         int error;
2577
2578         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2579         if (error)
2580                 zio->io_error = error;
2581
2582         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2583 }
2584
2585 /*
2586  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2587  * and we want to give back the block we just allocated.
2588  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2589  */
2590 static void
2591 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2592 {
2593         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2594         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2595
2596         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2597                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2598
2599         if (gn != NULL) {
2600                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2601                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2602                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2603                 }
2604         }
2605 }
2606
2607 /*
2608  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2609  */
2610 int
2611 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2612     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2613 {
2614         int error = 1;
2615
2616         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2617
2618         /*
2619          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2620          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2621          * when allocating them.
2622          */
2623         if (use_slog) {
2624                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2625                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2626                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2627         }
2628
2629         if (error) {
2630                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2631                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2632                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2633         }
2634
2635         if (error == 0) {
2636                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2637                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2638                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2639                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2640                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2641                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2642                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2643                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2644                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2645                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2646         }
2647
2648         return (error);
2649 }
2650
2651 /*
2652  * Free an intent log block.
2653  */
2654 void
2655 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2656 {
2657         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2658         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2659
2660         zio_free(spa, txg, bp);
2661 }
2662
2663 /*
2664  * ==========================================================================
2665  * Read, write and delete to physical devices
2666  * ==========================================================================
2667  */
2668
2669
2670 /*
2671  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
2672  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
2673  * However, there are instances where the vdev layer may need to
2674  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
2675  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
2676  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
2677  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
2678  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
2679  */
2680 static int
2681 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2682 {
2683         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2684         uint64_t align;
2685         spa_t *spa = zio->io_spa;
2686         int ret;
2687
2688         ASSERT(zio->io_error == 0);
2689         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2690
2691         if (vd == NULL) {
2692                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2693                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2694
2695                 /*
2696                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2697                  */
2698                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
2699                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2700         }
2701
2702         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2703             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
2704                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2705                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2706         }
2707
2708         /*
2709          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2710          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2711          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2712          * characteristics:
2713          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2714          *      - any reads of user data
2715          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2716          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2717          */
2718         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2719             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2720             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2721             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2722                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2723                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2724                 if (old != new)
2725                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2726         }
2727
2728         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2729
2730         if ((!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) ||
2731             (vd->vdev_top->vdev_physical_ashift > SPA_MINBLOCKSHIFT)) &&
2732             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2733                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
2734                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2735                 char *abuf = NULL;
2736                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2737                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2738                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2739                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2740                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2741                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2742                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2743                 }
2744                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2745                     zio_subblock);
2746         }
2747
2748         /*
2749          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
2750          * before proceeding.
2751          */
2752         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
2753                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
2754                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
2755         } else {
2756                 /*
2757                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
2758                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
2759                  */
2760                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
2761                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
2762         }
2763
2764         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2765
2766         /*
2767          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2768          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2769          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2770          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2771          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2772          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2773          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2774          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2775          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2776          * The same logic applies to any form of nested replication:
2777          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2778          */
2779         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2780             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2781             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2782             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2783                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2784                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2785                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2786         }
2787
2788         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2789                 switch (zio->io_type) {
2790                 case ZIO_TYPE_READ:
2791                         if (vdev_cache_read(zio))
2792                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2793                         /* FALLTHROUGH */
2794                 case ZIO_TYPE_WRITE:
2795                 case ZIO_TYPE_FREE:
2796                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2797                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2798
2799                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2800                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2801                                 zio_interrupt(zio);
2802                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2803                         }
2804                         break;
2805                 }
2806                 /*
2807                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
2808                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
2809                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
2810                  */
2811                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2812                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2813                     !trim_map_write_start(zio))
2814                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2815         }
2816
2817         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
2818         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2819 }
2820
2821 static int
2822 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2823 {
2824         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2825         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2826         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2827
2828         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2829                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2830
2831         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2832             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2833
2834         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2835             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
2836             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
2837
2838                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2839                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2840                         trim_map_write_done(zio);
2841
2842                 vdev_queue_io_done(zio);
2843
2844                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2845                         vdev_cache_write(zio);
2846
2847                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2848                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2849                             zio, EIO);
2850
2851                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2852                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2853
2854                 if (zio->io_error) {
2855                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
2856                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2857                                 /* Not all devices support TRIM. */
2858                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2859                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2860                         } else {
2861                                 unexpected_error = B_TRUE;
2862                         }
2863                 }
2864         }
2865
2866         ops->vdev_op_io_done(zio);
2867
2868         if (unexpected_error)
2869                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2870
2871         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2872 }
2873
2874 /*
2875  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2876  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2877  */
2878 static void
2879 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2880     const void *good_buf)
2881 {
2882         /* no processing needed */
2883         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2884 }
2885
2886 /*ARGSUSED*/
2887 void
2888 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2889 {
2890         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2891
2892         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2893
2894         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2895         zcr->zcr_cbdata = buf;
2896         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2897         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2898 }
2899
2900 static int
2901 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2902 {
2903         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2904
2905         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2906                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2907
2908         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2909                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2910
2911         if (zio->io_vsd != NULL) {
2912                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2913                 zio->io_vsd = NULL;
2914         }
2915
2916         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2917                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2918
2919         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2920             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
2921                 switch (zio->io_error) {
2922                 case 0:
2923                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2924                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2925                         break;
2926                 case EOPNOTSUPP:
2927                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2928                         break;
2929                 default:
2930                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2931                         break;
2932                 }
2933         }
2934
2935         /*
2936          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2937          *
2938          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2939          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2940          */
2941         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2942             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2943                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2944                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2945                 zio->io_error = 0;
2946                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2947                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2948                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2949                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2950                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2951                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2952         }
2953
2954         /*
2955          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2956          * if the device is not accessible at all.
2957          */
2958         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2959             !vdev_accessible(vd, zio))
2960                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2961
2962         /*
2963          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2964          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2965          */
2966         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2967             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2968                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2969         }
2970
2971         if (zio->io_error)
2972                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2973
2974         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2975             zio->io_physdone != NULL) {
2976                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2977                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2978                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2979         }
2980
2981         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2982 }
2983
2984 void
2985 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2986 {
2987         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2988         ASSERT(zio->io_error == 0);
2989
2990         zio->io_stage >>= 1;
2991 }
2992
2993 void
2994 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2995 {
2996         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2997
2998         zio->io_stage >>= 1;
2999 }
3000
3001 void
3002 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3003 {
3004         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3005         ASSERT(zio->io_error == 0);
3006
3007         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3008         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3009 }
3010
3011 /*
3012  * ==========================================================================
3013  * Generate and verify checksums
3014  * ==========================================================================
3015  */
3016 static int
3017 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3018 {
3019         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3020         enum zio_checksum checksum;
3021
3022         if (bp == NULL) {
3023                 /*
3024                  * This is zio_write_phys().
3025                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3026                  */
3027                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3028
3029                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3030                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3031
3032                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3033         } else {
3034                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3035                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3036                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3037                 } else {
3038                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3039                 }
3040         }
3041
3042         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3043
3044         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3045 }
3046
3047 static int
3048 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3049 {
3050         zio_bad_cksum_t info;
3051         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3052         int error;
3053
3054         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3055
3056         if (bp == NULL) {
3057                 /*
3058                  * This is zio_read_phys().
3059                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3060                  */
3061                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3062                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3063
3064                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3065         }
3066
3067         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3068                 zio->io_error = error;
3069                 if (error == ECKSUM &&
3070                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3071                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3072                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3073                             zio->io_size, NULL, &info);
3074                 }
3075         }
3076
3077         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3078 }
3079
3080 /*
3081  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3082  */
3083 void
3084 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3085 {
3086         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3087 }
3088
3089 /*
3090  * ==========================================================================
3091  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3092  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3093  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3094  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3095  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3096  * ==========================================================================
3097  */
3098 int
3099 zio_worst_error(int e1, int e2)
3100 {
3101         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3102         int r1, r2;
3103
3104         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3105                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3106                         break;
3107
3108         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3109                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3110                         break;
3111
3112         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3113 }
3114
3115 /*
3116  * ==========================================================================
3117  * I/O completion
3118  * ==========================================================================
3119  */
3120 static int
3121 zio_ready(zio_t *zio)
3122 {
3123         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3124         zio_t *pio, *pio_next;
3125
3126         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3127             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3128                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3129
3130         if (zio->io_ready) {
3131                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3132                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3133                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3134                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3135
3136                 zio->io_ready(zio);
3137         }
3138
3139         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3140                 zio->io_bp_copy = *bp;
3141
3142         if (zio->io_error)
3143                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3144
3145         mutex_enter(&zio->io_lock);
3146         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3147         pio = zio_walk_parents(zio);
3148         mutex_exit(&zio->io_lock);
3149
3150         /*
3151          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3152          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3153          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3154          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3155          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3156          */
3157         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3158                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3159                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3160         }
3161
3162         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3163                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3164                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3165                 } else {
3166                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3167                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3168                 }
3169         }
3170
3171         if (zio_injection_enabled &&
3172             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3173                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3174
3175         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3176 }
3177
3178 static int
3179 zio_done(zio_t *zio)
3180 {
3181         spa_t *spa = zio->io_spa;
3182         zio_t *lio = zio->io_logical;
3183         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3184         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3185         uint64_t psize = zio->io_size;
3186         zio_t *pio, *pio_next;
3187
3188         /*
3189          * If our children haven't all completed,
3190          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3191          */
3192         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3193             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3194             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3195             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3196                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3197
3198         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3199                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3200                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3201
3202         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3203                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3204                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3205                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3206                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3207                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3208                     zio->io_bp_override == NULL &&
3209                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3210                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3211                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3212                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3213                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3214                 }
3215                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3216                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3217         }
3218
3219         /*
3220          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3221          */
3222         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3223         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3224         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3225
3226         /*
3227          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3228          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3229          */
3230         if (zio->io_error == 0) {
3231                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3232                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3233                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3234                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3235                         char *abuf = zio->io_data;
3236
3237                         if (asize != psize) {
3238                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3239                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3240                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3241                         }
3242
3243                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3244                         zcr->zcr_next = NULL;
3245                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3246                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3247
3248                         if (asize != psize)
3249                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3250                 }
3251         }
3252
3253         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3254
3255         vdev_stat_update(zio, psize);
3256
3257         if (zio->io_error) {
3258                 /*
3259                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3260                  * generate an error message describing the I/O failure
3261                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3262                  * device is currently unavailable.
3263                  */
3264                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3265                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3266
3267                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3268                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3269                     zio == lio) {
3270                         /*
3271                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3272                          * error and generate a logical data ereport.
3273                          */
3274                         spa_log_error(spa, zio);
3275                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3276                             0, 0);
3277                 }
3278         }
3279
3280         if (zio->io_error && zio == lio) {
3281                 /*
3282                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3283                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3284                  */
3285                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3286                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3287
3288                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3289                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3290                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3291                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3292                         else
3293                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3294                 }
3295
3296                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3297                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3298                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3299                     zio->io_error == ENXIO &&
3300                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3301                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3302                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3303
3304                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3305                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3306
3307                 /*
3308                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3309                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3310                  * based on checksums.  It also might be a good place
3311                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3312                  * processing.
3313                  */
3314         }
3315
3316         /*
3317          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3318          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3319          * errors with errors that happened to the zio itself when
3320          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3321          */
3322         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3323
3324         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3325             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3326             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3327                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3328
3329         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3330
3331         /*
3332          * Godfather I/Os should never suspend.
3333          */
3334         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3335             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3336                 zio->io_reexecute = 0;
3337
3338         if (zio->io_reexecute) {
3339                 /*
3340                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3341                  *
3342                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3343                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3344                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3345                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3346                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3347                  *
3348                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3349                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3350                  * parents not executing until children are ready.
3351                  */
3352                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3353
3354                 zio->io_gang_leader = NULL;
3355
3356                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3357                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3358                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3359
3360                 /*
3361                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3362                  * not a true parent to them. It will track them through
3363                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3364                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3365                  * I/O to return status without blocking.
3366                  */
3367                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3368                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3369                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3370
3371                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3372                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3373                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3374                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3375                         }
3376                 }
3377
3378                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3379                         /*
3380                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3381                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3382                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3383                          */
3384                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3385                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3386                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3387                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3388                         /*
3389                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3390                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3391                          */
3392                         zio_suspend(spa, zio);
3393                 } else {
3394                         /*
3395                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3396                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3397                          */
3398 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3399                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3400 #else
3401                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3402 #endif
3403                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3404                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3405                             0, &zio->io_tqent);
3406                 }
3407                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3408         }
3409
3410         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3411         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3412         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3413
3414         /*
3415          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3416          */
3417         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3418                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3419                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3420                 zcr->zcr_next = NULL;
3421                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3422                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3423         }
3424
3425         /*
3426          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3427          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3428          * such, cannot acquire any new parents.
3429          */
3430         if (zio->io_done)
3431                 zio->io_done(zio);
3432
3433         mutex_enter(&zio->io_lock);
3434         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3435         mutex_exit(&zio->io_lock);
3436
3437         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3438                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3439                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3440                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3441                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3442         }
3443
3444         if (zio->io_waiter != NULL) {
3445                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3446                 zio->io_executor = NULL;
3447                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3448                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3449         } else {
3450                 zio_destroy(zio);
3451         }
3452
3453         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3454 }
3455
3456 /*
3457  * ==========================================================================
3458  * I/O pipeline definition
3459  * ==========================================================================
3460  */
3461 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3462         NULL,
3463         zio_read_bp_init,
3464         zio_free_bp_init,
3465         zio_issue_async,
3466         zio_write_bp_init,
3467         zio_checksum_generate,
3468         zio_nop_write,
3469         zio_ddt_read_start,
3470         zio_ddt_read_done,
3471         zio_ddt_write,
3472         zio_ddt_free,
3473         zio_gang_assemble,
3474         zio_gang_issue,
3475         zio_dva_allocate,
3476         zio_dva_free,
3477         zio_dva_claim,
3478         zio_ready,
3479         zio_vdev_io_start,
3480         zio_vdev_io_done,
3481         zio_vdev_io_assess,
3482         zio_checksum_verify,
3483         zio_done
3484 };
3485
3486
3487
3488
3489 /*
3490  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3491  * pre-order traversal of the object tree.
3492  *
3493  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3494  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3495  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3496  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3497  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3498  * non-meta-dnode bookmarks.
3499  *
3500  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3501  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3502  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3503  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3504  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3505  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3506  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3507  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3508  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3509  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3510  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3511  */
3512 int
3513 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3514     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3515 {
3516         /*
3517          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3518          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3519          * normal-object equivalents.
3520          */
3521         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3522         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3523         uint64_t zb1level, zb2level;
3524
3525         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3526             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3527             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3528                 return (0);
3529
3530         /*
3531          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3532          */
3533         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3534         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3535
3536         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3537                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3538                 zb1L0 = 0;
3539                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3540         } else {
3541                 zb1obj = zb1->zb_object;
3542                 zb1level = zb1->zb_level;
3543         }
3544
3545         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3546                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3547                 zb2L0 = 0;
3548                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3549         } else {
3550                 zb2obj = zb2->zb_object;
3551                 zb2level = zb2->zb_level;
3552         }
3553
3554         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3555         if (zb1obj != zb2obj)
3556                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3557         else if (zb1L0 != zb2L0)
3558                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3559         else if (zb1level != zb2level)
3560                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
3561         /*
3562          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
3563          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
3564          * There is presently no way to change the indirect block sizes
3565          */
3566         return (0);
3567 }
3568
3569 /*
3570  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
3571  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
3572  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
3573  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
3574  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
3575  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
3576  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
3577  *  visited.
3578  */
3579 boolean_t
3580 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
3581     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
3582 {
3583         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
3584         mod_zb.zb_blkid++;
3585         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
3586
3587         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3588         if (dnp == NULL)
3589                 return (B_FALSE);
3590
3591         /*
3592          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
3593          * data block size in sectors, because that variable is only used if
3594          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
3595          * know without examining it what object it refers to, and there's no
3596          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
3597          *
3598          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
3599          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
3600          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
3601          * always 1, so the math works out.
3602          *
3603          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
3604          * to make sure that this code still works afterwards.
3605          */
3606         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
3607             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
3608             last_block) <= 0);
3609 }