]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/10.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r296519: MFV r296518: 5027 zfs large block support (add copyright)
[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  * Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/trim_map.h>
42 #include <sys/blkptr.h>
43 #include <sys/zfeature.h>
44
45 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
46 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
47 #if defined(__amd64__)
48 static int zio_use_uma = 1;
49 #else
50 static int zio_use_uma = 0;
51 #endif
52 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
53 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
54     "Use uma(9) for ZIO allocations");
55 static int zio_exclude_metadata = 0;
56 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.exclude_metadata", &zio_exclude_metadata);
57 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, exclude_metadata, CTLFLAG_RDTUN, &zio_exclude_metadata, 0,
58     "Exclude metadata buffers from dumps as well");
59
60 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
61         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
62           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
63         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
64           "Number of successful TRIM requests" },
65         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
66           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
67         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
68           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
69 };
70
71 static kstat_t *zio_trim_ksp;
72
73 /*
74  * ==========================================================================
75  * I/O type descriptions
76  * ==========================================================================
77  */
78 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
79         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
80         "zio_ioctl"
81 };
82
83 /*
84  * ==========================================================================
85  * I/O kmem caches
86  * ==========================================================================
87  */
88 kmem_cache_t *zio_cache;
89 kmem_cache_t *zio_link_cache;
90 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
91 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
92
93 #ifdef _KERNEL
94 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
95 #endif
96
97 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
98 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
99
100 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
101         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
102 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
103 /*
104  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
105  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
106  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
107  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
108  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
109  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
110  * enough analysis has been done to determine optimal values.
111  *
112  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
113  * regular blocks are not deferred.
114  */
115 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
116 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
117 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
118     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
119 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
120 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
121 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
122     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
123 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
124 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
125 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
126     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
127
128 /*
129  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
130  * stage set or will have it later in its lifetime.
131  */
132 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
133
134 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
135
136 #ifdef ZFS_DEBUG
137 int zio_buf_debug_limit = 16384;
138 #else
139 int zio_buf_debug_limit = 0;
140 #endif
141
142 void
143 zio_init(void)
144 {
145         size_t c;
146         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
147             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
148         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
149             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
150         if (!zio_use_uma)
151                 goto out;
152
153         /*
154          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
155          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
156          * for each quarter-power of 2.
157          */
158         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
159                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
160                 size_t p2 = size;
161                 size_t align = 0;
162                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
163
164                 while (!ISP2(p2))
165                         p2 &= p2 - 1;
166
167 #ifdef illumos
168 #ifndef _KERNEL
169                 /*
170                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
171                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
172                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
173                  * page with a watched buffer.
174                  */
175                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
176                         continue;
177 #endif
178 #endif /* illumos */
179                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
180                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
181                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
182                         align = MIN(p2 >> 2, PAGESIZE);
183                 }
184
185                 if (align != 0) {
186                         char name[36];
187                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
188                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
189                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
190
191                         /*
192                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
193                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
194                          * stored with the buffers.
195                          */
196                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
197                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
198                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
199                             cflags | KMC_NOTOUCH | KMC_NODEBUG);
200                 }
201         }
202
203         while (--c != 0) {
204                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
205                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
206                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
207
208                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
211         }
212 out:
213
214         zio_inject_init();
215
216         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
217             KSTAT_TYPE_NAMED,
218             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
219             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
220
221         if (zio_trim_ksp != NULL) {
222                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
223                 kstat_install(zio_trim_ksp);
224         }
225 }
226
227 void
228 zio_fini(void)
229 {
230         size_t c;
231         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
232         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
233
234         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
235                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
236                         last_cache = zio_buf_cache[c];
237                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
238                 }
239                 zio_buf_cache[c] = NULL;
240
241                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
242                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
243                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
244                 }
245                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
246         }
247
248         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
249         kmem_cache_destroy(zio_cache);
250
251         zio_inject_fini();
252
253         if (zio_trim_ksp != NULL) {
254                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
255                 zio_trim_ksp = NULL;
256         }
257 }
258
259 /*
260  * ==========================================================================
261  * Allocate and free I/O buffers
262  * ==========================================================================
263  */
264
265 /*
266  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
267  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
268  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
269  * excess / transient data in-core during a crashdump.
270  */
271 void *
272 zio_buf_alloc(size_t size)
273 {
274         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
275         int flags = zio_exclude_metadata ? KM_NODEBUG : 0;
276
277         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
278
279         if (zio_use_uma)
280                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
281         else
282                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP|flags));
283 }
284
285 /*
286  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
287  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
288  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
289  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
290  */
291 void *
292 zio_data_buf_alloc(size_t size)
293 {
294         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
295
296         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
297
298         if (zio_use_uma)
299                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
300         else
301                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
302 }
303
304 void
305 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
306 {
307         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
308
309         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
310
311         if (zio_use_uma)
312                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
313         else
314                 kmem_free(buf, size);
315 }
316
317 void
318 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
319 {
320         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
321
322         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
323
324         if (zio_use_uma)
325                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
326         else
327                 kmem_free(buf, size);
328 }
329
330 /*
331  * ==========================================================================
332  * Push and pop I/O transform buffers
333  * ==========================================================================
334  */
335 static void
336 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
337     zio_transform_func_t *transform)
338 {
339         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
340
341         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
342         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
343         zt->zt_bufsize = bufsize;
344         zt->zt_transform = transform;
345
346         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
347         zio->io_transform_stack = zt;
348
349         zio->io_data = data;
350         zio->io_size = size;
351 }
352
353 static void
354 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
355 {
356         zio_transform_t *zt;
357
358         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
359                 if (zt->zt_transform != NULL)
360                         zt->zt_transform(zio,
361                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
362
363                 if (zt->zt_bufsize != 0)
364                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
365
366                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
367                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
368                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
369
370                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
371         }
372 }
373
374 /*
375  * ==========================================================================
376  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
377  * ==========================================================================
378  */
379 static void
380 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
381 {
382         ASSERT(zio->io_size > size);
383
384         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
385                 bcopy(zio->io_data, data, size);
386 }
387
388 static void
389 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
390 {
391         if (zio->io_error == 0 &&
392             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
393             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
394                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
395 }
396
397 /*
398  * ==========================================================================
399  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
400  * ==========================================================================
401  */
402 /*
403  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
404  *        continue calling these functions until they return NULL.
405  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
406  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
407  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
408  *        io_walk_link, which gets annoying.)
409  */
410 zio_t *
411 zio_walk_parents(zio_t *cio)
412 {
413         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
414         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
415
416         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
417         cio->io_walk_link = zl;
418
419         if (zl == NULL)
420                 return (NULL);
421
422         ASSERT(zl->zl_child == cio);
423         return (zl->zl_parent);
424 }
425
426 zio_t *
427 zio_walk_children(zio_t *pio)
428 {
429         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
430         list_t *cl = &pio->io_child_list;
431
432         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
433         pio->io_walk_link = zl;
434
435         if (zl == NULL)
436                 return (NULL);
437
438         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
439         return (zl->zl_child);
440 }
441
442 zio_t *
443 zio_unique_parent(zio_t *cio)
444 {
445         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
446
447         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
448         return (pio);
449 }
450
451 void
452 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
453 {
454         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
455
456         /*
457          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
458          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
459          * Vdev I/Os can only have vdev children.
460          * The following ASSERT captures all of these constraints.
461          */
462         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
463
464         zl->zl_parent = pio;
465         zl->zl_child = cio;
466
467         mutex_enter(&cio->io_lock);
468         mutex_enter(&pio->io_lock);
469
470         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
471
472         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
473                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
474
475         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
476         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
477
478         pio->io_child_count++;
479         cio->io_parent_count++;
480
481         mutex_exit(&pio->io_lock);
482         mutex_exit(&cio->io_lock);
483 }
484
485 static void
486 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
487 {
488         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
489         ASSERT(zl->zl_child == cio);
490
491         mutex_enter(&cio->io_lock);
492         mutex_enter(&pio->io_lock);
493
494         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
495         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
496
497         pio->io_child_count--;
498         cio->io_parent_count--;
499
500         mutex_exit(&pio->io_lock);
501         mutex_exit(&cio->io_lock);
502
503         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
504 }
505
506 static boolean_t
507 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
508 {
509         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
510         boolean_t waiting = B_FALSE;
511
512         mutex_enter(&zio->io_lock);
513         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
514         if (*countp != 0) {
515                 zio->io_stage >>= 1;
516                 zio->io_stall = countp;
517                 waiting = B_TRUE;
518         }
519         mutex_exit(&zio->io_lock);
520
521         return (waiting);
522 }
523
524 static void
525 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
526 {
527         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
528         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
529
530         mutex_enter(&pio->io_lock);
531         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
532                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
533         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
534         ASSERT3U(*countp, >, 0);
535
536         (*countp)--;
537
538         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
539                 pio->io_stall = NULL;
540                 mutex_exit(&pio->io_lock);
541                 zio_execute(pio);
542         } else {
543                 mutex_exit(&pio->io_lock);
544         }
545 }
546
547 static void
548 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
549 {
550         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
551                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
552 }
553
554 /*
555  * ==========================================================================
556  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
557  * ==========================================================================
558  */
559 static zio_t *
560 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
561     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
562     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
563     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
564     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
565 {
566         zio_t *zio;
567
568         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
569         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
570         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
571
572         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
573         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
574         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
575
576         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
577         bzero(zio, sizeof (zio_t));
578
579         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
580         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
581
582         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
583             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
584         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
585             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
586
587         if (vd != NULL)
588                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
589         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
590                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
591         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
592                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
593         else
594                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
595
596         if (bp != NULL) {
597                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
598                 zio->io_bp_copy = *bp;
599                 zio->io_bp_orig = *bp;
600                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
601                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
602                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
603                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
604                         zio->io_logical = zio;
605                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
606                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
607         }
608
609         zio->io_spa = spa;
610         zio->io_txg = txg;
611         zio->io_done = done;
612         zio->io_private = private;
613         zio->io_type = type;
614         zio->io_priority = priority;
615         zio->io_vd = vd;
616         zio->io_offset = offset;
617         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
618         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
619         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
620         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
621         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
622
623         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
624         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
625
626         if (zb != NULL)
627                 zio->io_bookmark = *zb;
628
629         if (pio != NULL) {
630                 if (zio->io_logical == NULL)
631                         zio->io_logical = pio->io_logical;
632                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
633                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
634                 zio_add_child(pio, zio);
635         }
636
637         return (zio);
638 }
639
640 static void
641 zio_destroy(zio_t *zio)
642 {
643         list_destroy(&zio->io_parent_list);
644         list_destroy(&zio->io_child_list);
645         mutex_destroy(&zio->io_lock);
646         cv_destroy(&zio->io_cv);
647         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
648 }
649
650 zio_t *
651 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
652     void *private, enum zio_flag flags)
653 {
654         zio_t *zio;
655
656         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
657             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
658             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
659
660         return (zio);
661 }
662
663 zio_t *
664 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
665 {
666         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
667 }
668
669 void
670 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
671 {
672         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
673                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
674                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
675         }
676         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
677             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
678                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
679                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
680         }
681         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
682             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
683                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
684                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
685         }
686         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
687                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
688                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
689         }
690         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
691                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
692                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
693         }
694
695         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
696                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
697                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
698                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
699                 }
700         }
701
702         /*
703          * Pool-specific checks.
704          *
705          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
706          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
707          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
708          * that are in the log) to be arbitrarily large.
709          */
710         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
711                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
712                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
713                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
714                             "VDEV %llu",
715                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
716                         continue;
717                 }
718                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
719                 if (vd == NULL) {
720                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
721                             "VDEV %llu",
722                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
723                         continue;
724                 }
725                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
726                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
727                             "VDEV %llu",
728                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
729                         continue;
730                 }
731                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
732                         /*
733                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
734                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
735                          * we can't perform any more checks on them.
736                          */
737                         continue;
738                 }
739                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
740                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
741                 if (BP_IS_GANG(bp))
742                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
743                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
744                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
745                             "OFFSET %llu",
746                             bp, i, (longlong_t)offset);
747                 }
748         }
749 }
750
751 zio_t *
752 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
753     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
754     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
755 {
756         zio_t *zio;
757
758         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
759
760         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
761             data, size, done, private,
762             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
763             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
764             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
765
766         return (zio);
767 }
768
769 zio_t *
770 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
771     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
772     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
773     void *private,
774     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
775 {
776         zio_t *zio;
777
778         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
779             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
780             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
781             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
782             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
783             zp->zp_level < 32 &&
784             zp->zp_copies > 0 &&
785             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
786
787         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
788             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
789             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
790             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
791
792         zio->io_ready = ready;
793         zio->io_physdone = physdone;
794         zio->io_prop = *zp;
795
796         /*
797          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
798          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
799          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
800          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
801          */
802         if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
803                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
804         }
805
806         return (zio);
807 }
808
809 zio_t *
810 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
811     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
812     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
813 {
814         zio_t *zio;
815
816         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
817             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
818             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
819
820         return (zio);
821 }
822
823 void
824 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
825 {
826         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
827         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
828         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
829         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
830
831         /*
832          * We must reset the io_prop to match the values that existed
833          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
834          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
835          */
836         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
837         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
838         zio->io_prop.zp_copies = copies;
839         zio->io_bp_override = bp;
840 }
841
842 void
843 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
844 {
845
846         /*
847          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
848          * process the free here (by ignoring it) rather than
849          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
850          */
851         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
852                 return;
853         metaslab_check_free(spa, bp);
854
855         /*
856          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
857          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
858          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
859          * in-memory list for later processing.
860          */
861         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
862             txg != spa->spa_syncing_txg ||
863             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
864                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
865         } else {
866                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
867                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
868         }
869 }
870
871 zio_t *
872 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
873     uint64_t size, enum zio_flag flags)
874 {
875         zio_t *zio;
876         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
877
878         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
879         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
880         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
881
882         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
883                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
884
885         metaslab_check_free(spa, bp);
886         arc_freed(spa, bp);
887
888         if (zfs_trim_enabled)
889                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
890                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
891         /*
892          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
893          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
894          * not tied up.
895          */
896         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
897                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
898
899         flags |= ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
900
901         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
902             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
903             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
904
905         return (zio);
906 }
907
908 zio_t *
909 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
910     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
911 {
912         zio_t *zio;
913
914         dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
915
916         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
917                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
918
919         /*
920          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
921          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
922          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
923          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
924          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
925          * so that the SPA knows they're in use.
926          *
927          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
928          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
929          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
930          */
931         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
932         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
933         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
934
935         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
936             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
937             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
938
939         return (zio);
940 }
941
942 zio_t *
943 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
944     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
945     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags)
946 {
947         zio_t *zio;
948         int c;
949
950         if (vd->vdev_children == 0) {
951                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
952                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
953                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
954
955                 zio->io_cmd = cmd;
956         } else {
957                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
958
959                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
960                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
961                             offset, size, done, private, priority, flags));
962         }
963
964         return (zio);
965 }
966
967 zio_t *
968 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
969     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
970     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
971 {
972         zio_t *zio;
973
974         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
975         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
976             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
977         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
978
979         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
980             ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
981             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
982
983         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
984
985         return (zio);
986 }
987
988 zio_t *
989 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
990     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
991     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
992 {
993         zio_t *zio;
994
995         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
996         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
997             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
998         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
999
1000         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
1001             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
1002             NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1003
1004         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1005
1006         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1007                 /*
1008                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1009                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1010                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1011                  * being written to multiple places in parallel.
1012                  */
1013                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
1014                 bcopy(data, wbuf, size);
1015                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1016         }
1017
1018         return (zio);
1019 }
1020
1021 /*
1022  * Create a child I/O to do some work for us.
1023  */
1024 zio_t *
1025 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1026         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1027         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1028 {
1029         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1030         zio_t *zio;
1031
1032         ASSERT(vd->vdev_parent ==
1033             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
1034
1035         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1036                 /*
1037                  * If we have the bp, then the child should perform the
1038                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1039                  * detection as close to the leaves as possible and
1040                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1041                  */
1042                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1043                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1044         }
1045
1046         /* Not all IO types require vdev io done stage e.g. free */
1047         if (!(pio->io_pipeline & ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE))
1048                 pipeline &= ~ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE;
1049
1050         if (vd->vdev_children == 0)
1051                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1052
1053         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
1054
1055         /*
1056          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1057          * even if the original read was.
1058          */
1059         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1060                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1061
1062         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
1063             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1064             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1065
1066         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1067         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1068                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1069
1070         return (zio);
1071 }
1072
1073 zio_t *
1074 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
1075     int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1076     zio_done_func_t *done, void *private)
1077 {
1078         zio_t *zio;
1079
1080         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1081
1082         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1083             data, size, done, private, type, priority,
1084             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1085             vd, offset, NULL,
1086             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1087
1088         return (zio);
1089 }
1090
1091 void
1092 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1093 {
1094         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
1095             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
1096             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1097 }
1098
1099 zio_t *
1100 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
1101 {
1102
1103         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1104
1105         return (zio_create(zio, spa, 0, NULL, NULL, size, NULL, NULL,
1106             ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_TRIM, ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE |
1107             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
1108             vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PHYS_PIPELINE));
1109 }
1110
1111 void
1112 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1113 {
1114         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1115         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
1116         ASSERT(size <= zio->io_size);
1117
1118         /*
1119          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1120          * reconstruction when reading back less than the block size.
1121          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1122          */
1123         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1124         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1125                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1126 }
1127
1128 /*
1129  * ==========================================================================
1130  * Prepare to read and write logical blocks
1131  * ==========================================================================
1132  */
1133
1134 static int
1135 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1136 {
1137         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1138
1139         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1140             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1141             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1142                 uint64_t psize =
1143                     BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1144                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1145
1146                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1147         }
1148
1149         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1150                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1151                 decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
1152         } else {
1153                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1154         }
1155
1156         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1157                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1158
1159         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1160                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1161
1162         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1163                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1164
1165         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1166 }
1167
1168 static int
1169 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1170 {
1171         spa_t *spa = zio->io_spa;
1172         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1173         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1174         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1175         uint64_t lsize = zio->io_size;
1176         uint64_t psize = lsize;
1177         int pass = 1;
1178
1179         /*
1180          * If our children haven't all reached the ready stage,
1181          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1182          */
1183         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1184             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1185                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1186
1187         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1188                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1189
1190         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1191
1192         if (zio->io_bp_override) {
1193                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1194                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1195
1196                 *bp = *zio->io_bp_override;
1197                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1198
1199                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1200                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1201
1202                 /*
1203                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1204                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1205                  * has already occurred.
1206                  */
1207                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1208                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1209                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1210                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1211                 }
1212
1213                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1214
1215                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1216                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1217
1218                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1219                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1220
1221                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1222                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1223                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1224                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1225                 }
1226                 zio->io_bp_override = NULL;
1227                 BP_ZERO(bp);
1228         }
1229
1230         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1231                 /*
1232                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1233                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1234                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1235                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1236                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1237                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1238                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1239                  */
1240                 pass = spa_sync_pass(spa);
1241
1242                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1243                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1244                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1245
1246                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1247                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1248
1249                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1250                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1251                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1252         }
1253
1254         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1255                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1256                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1257                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1258                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1259                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1260                 } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1261                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1262                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1263                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1264                             cbuf, compress, lsize, psize);
1265                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1266                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1267                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1268                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1269                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1270                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1271                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1272                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1273                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1274                 } else {
1275                         /*
1276                          * Round up compressed size up to the ashift
1277                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1278                          * This ensures that the compressed size of the BP
1279                          * (and thus compressratio property) are correct,
1280                          * in that we charge for the padding used to fill out
1281                          * the last sector.
1282                          */
1283                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1284                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1285                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1286                         if (rounded >= lsize) {
1287                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1288                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1289                                 psize = lsize;
1290                         } else {
1291                                 bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
1292                                 psize = rounded;
1293                                 zio_push_transform(zio, cbuf,
1294                                     psize, lsize, NULL);
1295                         }
1296                 }
1297         }
1298
1299         /*
1300          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1301          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1302          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1303          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1304          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1305          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1306          */
1307         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1308             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1309             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1310                 ASSERT(psize != 0);
1311                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1312                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1313                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1314         } else {
1315                 BP_ZERO(bp);
1316                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1317         }
1318
1319         if (psize == 0) {
1320                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1321                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1322                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1323                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1324                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1325                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1326                 }
1327                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1328         } else {
1329                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1330                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1331                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1332                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1333                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1334                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1335                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1336                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1337                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1338                 if (zp->zp_dedup) {
1339                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1340                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1341                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1342                 }
1343                 if (zp->zp_nopwrite) {
1344                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1345                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1346                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1347                 }
1348         }
1349
1350         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1351 }
1352
1353 static int
1354 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1355 {
1356         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1357
1358         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1359                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1360                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1361         }
1362
1363         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1364 }
1365
1366 /*
1367  * ==========================================================================
1368  * Execute the I/O pipeline
1369  * ==========================================================================
1370  */
1371
1372 static void
1373 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1374 {
1375         spa_t *spa = zio->io_spa;
1376         zio_type_t t = zio->io_type;
1377         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1378
1379         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1380
1381         /*
1382          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1383          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1384          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1385          */
1386         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1387                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1388
1389         /*
1390          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1391          */
1392         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1393                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1394
1395         /*
1396          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1397          * available.
1398          */
1399         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1400             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1401                 q++;
1402
1403         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1404
1405         /*
1406          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1407          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1408          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1409          */
1410 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1411         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1412 #else
1413         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1414 #endif
1415         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1416             flags, &zio->io_tqent);
1417 }
1418
1419 static boolean_t
1420 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1421 {
1422         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1423         spa_t *spa = zio->io_spa;
1424
1425         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1426                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1427                 uint_t i;
1428                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1429                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1430                                 return (B_TRUE);
1431                 }
1432         }
1433
1434         return (B_FALSE);
1435 }
1436
1437 static int
1438 zio_issue_async(zio_t *zio)
1439 {
1440         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1441
1442         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1443 }
1444
1445 void
1446 zio_interrupt(zio_t *zio)
1447 {
1448         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1449 }
1450
1451 void
1452 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1453 {
1454         /*
1455          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1456          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1457          * functionality has been disabled for userspace builds.
1458          */
1459
1460 #ifdef _KERNEL
1461         /*
1462          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1463          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1464          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1465          */
1466         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1467                 hrtime_t now = gethrtime();
1468
1469                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1470                         /*
1471                          * This IO has already taken longer than the target
1472                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1473                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1474                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1475                          * the target latency being set to a value less than
1476                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1477                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1478                          * IO request).
1479                          */
1480
1481                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1482                             hrtime_t, now);
1483
1484                         zio_interrupt(zio);
1485                 } else {
1486                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1487
1488                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1489                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1490
1491                         (void) timeout_generic(CALLOUT_NORMAL,
1492                             (void (*)(void *))zio_interrupt, zio, diff, 1, 0);
1493                 }
1494
1495                 return;
1496         }
1497 #endif
1498
1499         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1500         zio_interrupt(zio);
1501 }
1502
1503 /*
1504  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1505  *
1506  *      (1) the I/O completes
1507  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1508  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1509  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1510  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1511  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1512  *
1513  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1514  * burns a thread in cv_wait().
1515  *
1516  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1517  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1518  */
1519 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1520
1521 void
1522 zio_execute(zio_t *zio)
1523 {
1524         zio->io_executor = curthread;
1525
1526         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1527                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1528                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1529                 int rv;
1530
1531                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1532                 ASSERT(ISP2(stage));
1533                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1534
1535                 do {
1536                         stage <<= 1;
1537                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1538
1539                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1540
1541                 /*
1542                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1543                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1544                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1545                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1546                  *
1547                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1548                  * be sent to disk promptly.
1549                  */
1550                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1551                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1552                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1553                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1554                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1555                         return;
1556                 }
1557
1558                 zio->io_stage = stage;
1559                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
1560
1561                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1562                         return;
1563
1564                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1565         }
1566 }
1567
1568 /*
1569  * ==========================================================================
1570  * Initiate I/O, either sync or async
1571  * ==========================================================================
1572  */
1573 int
1574 zio_wait(zio_t *zio)
1575 {
1576         int error;
1577
1578         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1579         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1580
1581         zio->io_waiter = curthread;
1582
1583         zio_execute(zio);
1584
1585         mutex_enter(&zio->io_lock);
1586         while (zio->io_executor != NULL)
1587                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1588         mutex_exit(&zio->io_lock);
1589
1590         error = zio->io_error;
1591         zio_destroy(zio);
1592
1593         return (error);
1594 }
1595
1596 void
1597 zio_nowait(zio_t *zio)
1598 {
1599         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1600
1601         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1602             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1603                 /*
1604                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1605                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1606                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1607                  */
1608                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1609
1610                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID], zio);
1611         }
1612
1613         zio_execute(zio);
1614 }
1615
1616 /*
1617  * ==========================================================================
1618  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1619  * ==========================================================================
1620  */
1621
1622 static void
1623 zio_reexecute(zio_t *pio)
1624 {
1625         zio_t *cio, *cio_next;
1626
1627         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1628         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1629         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1630         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1631
1632         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1633         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1634         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1635         pio->io_reexecute = 0;
1636         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1637         pio->io_error = 0;
1638         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1639                 pio->io_state[w] = 0;
1640         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1641                 pio->io_child_error[c] = 0;
1642
1643         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1644                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1645
1646         /*
1647          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1648          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1649          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1650          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1651          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1652          */
1653         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1654                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1655                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1656                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1657                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1658                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1659                 zio_reexecute(cio);
1660         }
1661
1662         /*
1663          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1664          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1665          * responsibility of the caller to wait on him.
1666          */
1667         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1668                 zio_execute(pio);
1669 }
1670
1671 void
1672 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1673 {
1674         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1675                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1676                     "failure and the failure mode property for this pool "
1677                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1678
1679         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1680
1681         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1682
1683         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1684                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1685                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1686                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1687
1688         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1689
1690         if (zio != NULL) {
1691                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1692                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1693                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1694                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1695                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1696                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1697         }
1698
1699         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1700 }
1701
1702 int
1703 zio_resume(spa_t *spa)
1704 {
1705         zio_t *pio;
1706
1707         /*
1708          * Reexecute all previously suspended i/o.
1709          */
1710         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1711         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1712         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1713         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1714         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1715         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1716
1717         if (pio == NULL)
1718                 return (0);
1719
1720         zio_reexecute(pio);
1721         return (zio_wait(pio));
1722 }
1723
1724 void
1725 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1726 {
1727         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1728         while (spa_suspended(spa))
1729                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1730         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1731 }
1732
1733 /*
1734  * ==========================================================================
1735  * Gang blocks.
1736  *
1737  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1738  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1739  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1740  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1741  * block from smaller fragments.
1742  *
1743  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1744  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1745  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1746  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1747  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1748  *
1749  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1750  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1751  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1752  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1753  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1754  *
1755  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1756  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1757  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1758  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1759  *
1760  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1761  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1762  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1763  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1764  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1765  * bps for every constituent of the gang block.
1766  *
1767  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1768  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1769  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1770  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1771  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1772  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1773  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1774  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1775  * gang header's blk_cksum as described above.
1776  *
1777  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1778  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1779  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1780  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1781  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1782  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1783  *
1784  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1785  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1786  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1787  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1788  *
1789  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1790  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1791  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1792  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1793  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1794  *
1795  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1796  * ==========================================================================
1797  */
1798
1799 static zio_t *
1800 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1801 {
1802         if (gn != NULL)
1803                 return (pio);
1804
1805         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1806             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1807             &pio->io_bookmark));
1808 }
1809
1810 zio_t *
1811 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1812 {
1813         zio_t *zio;
1814
1815         if (gn != NULL) {
1816                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1817                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1818                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1819                 /*
1820                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1821                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1822                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1823                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1824                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1825                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1826                  * this is just good hygiene.)
1827                  */
1828                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1829                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1830                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1831                 }
1832                 /*
1833                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1834                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1835                  */
1836                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1837                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1838         } else {
1839                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1840                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1841                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1842         }
1843
1844         return (zio);
1845 }
1846
1847 /* ARGSUSED */
1848 zio_t *
1849 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1850 {
1851         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1852             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1853             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1854 }
1855
1856 /* ARGSUSED */
1857 zio_t *
1858 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1859 {
1860         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1861             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1862 }
1863
1864 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1865         NULL,
1866         zio_read_gang,
1867         zio_rewrite_gang,
1868         zio_free_gang,
1869         zio_claim_gang,
1870         NULL
1871 };
1872
1873 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1874
1875 static zio_gang_node_t *
1876 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1877 {
1878         zio_gang_node_t *gn;
1879
1880         ASSERT(*gnpp == NULL);
1881
1882         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1883         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1884         *gnpp = gn;
1885
1886         return (gn);
1887 }
1888
1889 static void
1890 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1891 {
1892         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1893
1894         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1895                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1896
1897         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1898         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1899         *gnpp = NULL;
1900 }
1901
1902 static void
1903 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1904 {
1905         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1906
1907         if (gn == NULL)
1908                 return;
1909
1910         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1911                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1912
1913         zio_gang_node_free(gnpp);
1914 }
1915
1916 static void
1917 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1918 {
1919         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1920
1921         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1922         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1923
1924         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1925             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1926             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1927 }
1928
1929 static void
1930 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1931 {
1932         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1933         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1934         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1935
1936         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1937         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1938
1939         if (zio->io_error)
1940                 return;
1941
1942         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1943                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1944
1945         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1946         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1947         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1948
1949         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1950                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1951                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1952                         continue;
1953                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1954         }
1955 }
1956
1957 static void
1958 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1959 {
1960         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1961         zio_t *zio;
1962
1963         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1964         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1965         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1966
1967         /*
1968          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1969          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1970          */
1971         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1972
1973         if (gn != NULL) {
1974                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1975
1976                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1977                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1978                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1979                                 continue;
1980                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1981                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1982                 }
1983         }
1984
1985         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1986                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1987
1988         if (zio != pio)
1989                 zio_nowait(zio);
1990 }
1991
1992 static int
1993 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1994 {
1995         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1996
1997         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1998         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1999
2000         zio->io_gang_leader = zio;
2001
2002         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2003
2004         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2005 }
2006
2007 static int
2008 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2009 {
2010         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2011
2012         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
2013                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2014
2015         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2016         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2017
2018         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2019                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
2020         else
2021                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2022
2023         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2024
2025         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2026 }
2027
2028 static void
2029 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2030 {
2031         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2032         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2033         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2034         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2035         uint64_t asize;
2036
2037         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2038                 return;
2039
2040         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2041
2042         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2043         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2044         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2045         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2046         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2047
2048         mutex_enter(&pio->io_lock);
2049         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2050                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2051                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2052                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2053                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2054         }
2055         mutex_exit(&pio->io_lock);
2056 }
2057
2058 static int
2059 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2060 {
2061         spa_t *spa = pio->io_spa;
2062         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2063         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2064         zio_t *zio;
2065         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2066         zio_gbh_phys_t *gbh;
2067         uint64_t txg = pio->io_txg;
2068         uint64_t resid = pio->io_size;
2069         uint64_t lsize;
2070         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2071         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2072         zio_prop_t zp;
2073         int error;
2074
2075         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
2076             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
2077             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
2078         if (error) {
2079                 pio->io_error = error;
2080                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2081         }
2082
2083         if (pio == gio) {
2084                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2085         } else {
2086                 gnpp = pio->io_private;
2087                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2088         }
2089
2090         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2091         gbh = gn->gn_gbh;
2092         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2093
2094         /*
2095          * Create the gang header.
2096          */
2097         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
2098             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2099
2100         /*
2101          * Create and nowait the gang children.
2102          */
2103         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2104                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2105                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2106                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2107
2108                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2109                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2110                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2111                 zp.zp_level = 0;
2112                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2113                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2114                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2115                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2116
2117                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2118                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
2119                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
2120                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2121                     &pio->io_bookmark));
2122         }
2123
2124         /*
2125          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2126          */
2127         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2128
2129         zio_nowait(zio);
2130
2131         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2132 }
2133
2134 /*
2135  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2136  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2137  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2138  * mutually exclusive with dedup.
2139  *
2140  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2141  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2142  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2143  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2144  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2145  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2146  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2147  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2148  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2149  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2150  * themselves remain secret.
2151  */
2152 static int
2153 zio_nop_write(zio_t *zio)
2154 {
2155         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2156         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2157         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2158
2159         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2160         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2161         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2162         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2163         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2164         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2165
2166         /*
2167          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2168          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2169          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2170          * allocate a new bp.
2171          */
2172         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2173             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2174             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2175             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2176             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2177             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2178             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2179                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2180
2181         /*
2182          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2183          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2184          */
2185         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2186                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2187                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2188                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2189                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2190                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2191                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2192                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2193
2194                 *bp = *bp_orig;
2195                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2196                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2197         }
2198
2199         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2200 }
2201
2202 /*
2203  * ==========================================================================
2204  * Dedup
2205  * ==========================================================================
2206  */
2207 static void
2208 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2209 {
2210         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2211         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2212         ddt_phys_t *ddp;
2213         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2214
2215         mutex_enter(&pio->io_lock);
2216         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2217         if (zio->io_error == 0)
2218                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2219         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2220                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2221         else
2222                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2223         mutex_exit(&pio->io_lock);
2224 }
2225
2226 static int
2227 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2228 {
2229         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2230
2231         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2232         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2233         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2234
2235         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2236                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2237                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2238                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2239                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2240                 blkptr_t blk;
2241
2242                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2243                 zio->io_vsd = dde;
2244
2245                 if (ddp_self == NULL)
2246                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2247
2248                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2249                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2250                                 continue;
2251                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2252                             &blk);
2253                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2254                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2255                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2256                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2257                             &zio->io_bookmark));
2258                 }
2259                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2260         }
2261
2262         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2263             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2264             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2265
2266         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2267 }
2268
2269 static int
2270 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2271 {
2272         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2273
2274         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2275                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2276
2277         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2278         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2279         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2280
2281         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2282                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2283                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2284                 if (ddt == NULL) {
2285                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2286                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2287                 }
2288                 if (dde == NULL) {
2289                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2290                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2291                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2292                 }
2293                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2294                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2295                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2296                 }
2297                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2298                 zio->io_vsd = NULL;
2299         }
2300
2301         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2302
2303         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2304 }
2305
2306 static boolean_t
2307 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2308 {
2309         spa_t *spa = zio->io_spa;
2310
2311         /*
2312          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2313          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2314          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2315          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2316          */
2317         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2318                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2319
2320                 if (lio != NULL) {
2321                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2322                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2323                             zio->io_orig_size) != 0);
2324                 }
2325         }
2326
2327         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2328                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2329
2330                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2331                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2332                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2333                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2334                         int error;
2335
2336                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2337
2338                         ddt_exit(ddt);
2339
2340                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2341                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2342                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2343                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2344
2345                         if (error == 0) {
2346                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2347                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2348                                     zio->io_orig_size) != 0)
2349                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2350                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2351                         }
2352
2353                         ddt_enter(ddt);
2354                         return (error != 0);
2355                 }
2356         }
2357
2358         return (B_FALSE);
2359 }
2360
2361 static void
2362 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2363 {
2364         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2365         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2366         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2367         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2368         zio_t *pio;
2369
2370         if (zio->io_error)
2371                 return;
2372
2373         ddt_enter(ddt);
2374
2375         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2376
2377         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2378
2379         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2380                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2381
2382         ddt_exit(ddt);
2383 }
2384
2385 static void
2386 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2387 {
2388         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2389         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2390         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2391         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2392
2393         ddt_enter(ddt);
2394
2395         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2396         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2397         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2398
2399         if (zio->io_error == 0) {
2400                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2401                         ddt_phys_addref(ddp);
2402         } else {
2403                 ddt_phys_clear(ddp);
2404         }
2405
2406         ddt_exit(ddt);
2407 }
2408
2409 static void
2410 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2411 {
2412         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2413         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2414         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2415         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2416         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2417         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2418         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2419
2420         ddt_enter(ddt);
2421
2422         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2423         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2424         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2425
2426         if (zio->io_error == 0) {
2427                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2428                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2429                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2430                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2431                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2432                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2433         }
2434
2435         ddt_exit(ddt);
2436 }
2437
2438 static int
2439 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2440 {
2441         spa_t *spa = zio->io_spa;
2442         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2443         uint64_t txg = zio->io_txg;
2444         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2445         int p = zp->zp_copies;
2446         int ditto_copies;
2447         zio_t *cio = NULL;
2448         zio_t *dio = NULL;
2449         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2450         ddt_entry_t *dde;
2451         ddt_phys_t *ddp;
2452
2453         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2454         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2455         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2456
2457         ddt_enter(ddt);
2458         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2459         ddp = &dde->dde_phys[p];
2460
2461         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2462                 /*
2463                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2464                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2465                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2466                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2467                  */
2468                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2469                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
2470                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2471                         zio_pop_transforms(zio);
2472                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2473                         BP_ZERO(bp);
2474                 } else {
2475                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2476                 }
2477                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2478                 ddt_exit(ddt);
2479                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2480         }
2481
2482         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2483         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2484
2485         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2486             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2487                 zio_prop_t czp = *zp;
2488
2489                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2490
2491                 /*
2492                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2493                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2494                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2495                  * This is safe, because using the override bp is just an
2496                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2497                  */
2498                 if (zio->io_bp_override) {
2499                         zio_pop_transforms(zio);
2500                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2501                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2502                         zio->io_bp_override = NULL;
2503                         BP_ZERO(bp);
2504                         ddt_exit(ddt);
2505                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2506                 }
2507
2508                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2509                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2510                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2511                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2512
2513                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2514                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2515         }
2516
2517         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2518                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2519                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2520                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2521                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2522                 else
2523                         ddt_phys_addref(ddp);
2524         } else if (zio->io_bp_override) {
2525                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2526                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2527                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2528                 ddt_phys_addref(ddp);
2529         } else {
2530                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2531                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2532                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2533                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2534
2535                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2536                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2537         }
2538
2539         ddt_exit(ddt);
2540
2541         if (cio)
2542                 zio_nowait(cio);
2543         if (dio)
2544                 zio_nowait(dio);
2545
2546         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2547 }
2548
2549 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2550
2551 static int
2552 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2553 {
2554         spa_t *spa = zio->io_spa;
2555         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2556         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2557         ddt_entry_t *dde;
2558         ddt_phys_t *ddp;
2559
2560         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2561         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2562
2563         ddt_enter(ddt);
2564         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2565         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2566         ddt_phys_decref(ddp);
2567         ddt_exit(ddt);
2568
2569         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2570 }
2571
2572 /*
2573  * ==========================================================================
2574  * Allocate and free blocks
2575  * ==========================================================================
2576  */
2577 static int
2578 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2579 {
2580         spa_t *spa = zio->io_spa;
2581         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2582         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2583         int error;
2584         int flags = 0;
2585
2586         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2587                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2588                 zio->io_gang_leader = zio;
2589         }
2590
2591         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2592         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2593         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2594         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2595         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2596
2597         /*
2598          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2599          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2600          * the "fast" gang feature.
2601          */
2602         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2603         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2604             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2605         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2606             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2607
2608         if (error) {
2609                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2610                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2611                     error);
2612                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2613                         return (zio_write_gang_block(zio));
2614                 zio->io_error = error;
2615         }
2616
2617         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2618 }
2619
2620 static int
2621 zio_dva_free(zio_t *zio)
2622 {
2623         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2624
2625         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2626 }
2627
2628 static int
2629 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2630 {
2631         int error;
2632
2633         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2634         if (error)
2635                 zio->io_error = error;
2636
2637         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2638 }
2639
2640 /*
2641  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2642  * and we want to give back the block we just allocated.
2643  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2644  */
2645 static void
2646 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2647 {
2648         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2649         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2650
2651         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2652                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2653
2654         if (gn != NULL) {
2655                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2656                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2657                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2658                 }
2659         }
2660 }
2661
2662 /*
2663  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2664  */
2665 int
2666 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2667     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2668 {
2669         int error = 1;
2670
2671         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2672
2673         /*
2674          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2675          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2676          * when allocating them.
2677          */
2678         if (use_slog) {
2679                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2680                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2681                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2682         }
2683
2684         if (error) {
2685                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2686                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2687                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2688         }
2689
2690         if (error == 0) {
2691                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2692                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2693                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2694                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2695                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2696                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2697                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2698                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2699                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2700                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2701         }
2702
2703         return (error);
2704 }
2705
2706 /*
2707  * Free an intent log block.
2708  */
2709 void
2710 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2711 {
2712         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2713         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2714
2715         zio_free(spa, txg, bp);
2716 }
2717
2718 /*
2719  * ==========================================================================
2720  * Read, write and delete to physical devices
2721  * ==========================================================================
2722  */
2723
2724
2725 /*
2726  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
2727  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
2728  * However, there are instances where the vdev layer may need to
2729  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
2730  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
2731  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
2732  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
2733  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
2734  */
2735 static int
2736 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2737 {
2738         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2739         uint64_t align;
2740         spa_t *spa = zio->io_spa;
2741         int ret;
2742
2743         ASSERT(zio->io_error == 0);
2744         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2745
2746         if (vd == NULL) {
2747                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2748                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2749
2750                 /*
2751                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2752                  */
2753                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
2754                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2755         }
2756
2757         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2758             zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW) {
2759                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2760                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2761         }
2762
2763         /*
2764          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2765          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2766          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2767          * characteristics:
2768          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2769          *      - any reads of user data
2770          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2771          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2772          */
2773         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2774             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2775             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2776             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2777                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2778                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2779                 if (old != new)
2780                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2781         }
2782
2783         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2784
2785         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
2786             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2787                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
2788                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2789                 char *abuf = NULL;
2790                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2791                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2792                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2793                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2794                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2795                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2796                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2797                 }
2798                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2799                     zio_subblock);
2800         }
2801
2802         /*
2803          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
2804          * before proceeding.
2805          */
2806         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
2807                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
2808                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
2809         } else {
2810                 /*
2811                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
2812                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
2813                  */
2814                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
2815                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
2816         }
2817
2818         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2819
2820         /*
2821          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2822          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2823          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2824          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2825          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2826          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2827          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2828          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2829          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2830          * The same logic applies to any form of nested replication:
2831          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2832          */
2833         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2834             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2835             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2836             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2837                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2838                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2839                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2840         }
2841
2842         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2843                 switch (zio->io_type) {
2844                 case ZIO_TYPE_READ:
2845                         if (vdev_cache_read(zio))
2846                                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2847                         /* FALLTHROUGH */
2848                 case ZIO_TYPE_WRITE:
2849                 case ZIO_TYPE_FREE:
2850                         if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2851                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2852
2853                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2854                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2855                                 zio_interrupt(zio);
2856                                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2857                         }
2858                         break;
2859                 }
2860                 /*
2861                  * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can
2862                  * conflict with normal writes. This isn't an issue because, by
2863                  * definition, we only repair blocks that aren't freed.
2864                  */
2865                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2866                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2867                     !trim_map_write_start(zio))
2868                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2869         }
2870
2871         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
2872         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2873 }
2874
2875 static int
2876 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2877 {
2878         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2879         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2880         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2881
2882         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2883                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2884
2885         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2886             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2887
2888         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2889             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
2890             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE)) {
2891
2892                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2893                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2894                         trim_map_write_done(zio);
2895
2896                 vdev_queue_io_done(zio);
2897
2898                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2899                         vdev_cache_write(zio);
2900
2901                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2902                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2903                             zio, EIO);
2904
2905                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2906                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2907
2908                 if (zio->io_error) {
2909                         if (zio->io_error == ENOTSUP &&
2910                             zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2911                                 /* Not all devices support TRIM. */
2912                         } else if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2913                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2914                         } else {
2915                                 unexpected_error = B_TRUE;
2916                         }
2917                 }
2918         }
2919
2920         ops->vdev_op_io_done(zio);
2921
2922         if (unexpected_error)
2923                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2924
2925         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2926 }
2927
2928 /*
2929  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2930  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2931  */
2932 static void
2933 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2934     const void *good_buf)
2935 {
2936         /* no processing needed */
2937         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2938 }
2939
2940 /*ARGSUSED*/
2941 void
2942 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2943 {
2944         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2945
2946         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2947
2948         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2949         zcr->zcr_cbdata = buf;
2950         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2951         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2952 }
2953
2954 static int
2955 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2956 {
2957         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2958
2959         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2960                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2961
2962         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2963                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2964
2965         if (zio->io_vsd != NULL) {
2966                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2967                 zio->io_vsd = NULL;
2968         }
2969
2970         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2971                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2972
2973         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE &&
2974             zio->io_priority != ZIO_PRIORITY_NOW) {
2975                 switch (zio->io_error) {
2976                 case 0:
2977                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2978                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2979                         break;
2980                 case EOPNOTSUPP:
2981                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2982                         break;
2983                 default:
2984                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2985                         break;
2986                 }
2987         }
2988
2989         /*
2990          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2991          *
2992          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2993          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2994          */
2995         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2996             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2997                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2998                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2999                 zio->io_error = 0;
3000                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3001                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3002                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3003                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3004                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3005                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3006         }
3007
3008         /*
3009          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3010          * if the device is not accessible at all.
3011          */
3012         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3013             !vdev_accessible(vd, zio))
3014                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3015
3016         /*
3017          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3018          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3019          */
3020         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3021             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3022                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3023         }
3024
3025         if (zio->io_error)
3026                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3027
3028         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3029             zio->io_physdone != NULL) {
3030                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3031                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3032                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3033         }
3034
3035         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3036 }
3037
3038 void
3039 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3040 {
3041         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3042         ASSERT(zio->io_error == 0);
3043
3044         zio->io_stage >>= 1;
3045 }
3046
3047 void
3048 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3049 {
3050         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3051
3052         zio->io_stage >>= 1;
3053 }
3054
3055 void
3056 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3057 {
3058         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3059         ASSERT(zio->io_error == 0);
3060
3061         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3062         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3063 }
3064
3065 /*
3066  * ==========================================================================
3067  * Generate and verify checksums
3068  * ==========================================================================
3069  */
3070 static int
3071 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3072 {
3073         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3074         enum zio_checksum checksum;
3075
3076         if (bp == NULL) {
3077                 /*
3078                  * This is zio_write_phys().
3079                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3080                  */
3081                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3082
3083                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3084                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3085
3086                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3087         } else {
3088                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
3089                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
3090                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
3091                 } else {
3092                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
3093                 }
3094         }
3095
3096         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
3097
3098         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3099 }
3100
3101 static int
3102 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
3103 {
3104         zio_bad_cksum_t info;
3105         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3106         int error;
3107
3108         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
3109
3110         if (bp == NULL) {
3111                 /*
3112                  * This is zio_read_phys().
3113                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
3114                  */
3115                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3116                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3117
3118                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3119         }
3120
3121         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
3122                 zio->io_error = error;
3123                 if (error == ECKSUM &&
3124                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
3125                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
3126                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
3127                             zio->io_size, NULL, &info);
3128                 }
3129         }
3130
3131         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3132 }
3133
3134 /*
3135  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
3136  */
3137 void
3138 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
3139 {
3140         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
3141 }
3142
3143 /*
3144  * ==========================================================================
3145  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
3146  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
3147  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
3148  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
3149  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
3150  * ==========================================================================
3151  */
3152 int
3153 zio_worst_error(int e1, int e2)
3154 {
3155         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
3156         int r1, r2;
3157
3158         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
3159                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
3160                         break;
3161
3162         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
3163                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
3164                         break;
3165
3166         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
3167 }
3168
3169 /*
3170  * ==========================================================================
3171  * I/O completion
3172  * ==========================================================================
3173  */
3174 static int
3175 zio_ready(zio_t *zio)
3176 {
3177         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3178         zio_t *pio, *pio_next;
3179
3180         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
3181             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
3182                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3183
3184         if (zio->io_ready) {
3185                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3186                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
3187                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
3188                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
3189
3190                 zio->io_ready(zio);
3191         }
3192
3193         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
3194                 zio->io_bp_copy = *bp;
3195
3196         if (zio->io_error)
3197                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3198
3199         mutex_enter(&zio->io_lock);
3200         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
3201         pio = zio_walk_parents(zio);
3202         mutex_exit(&zio->io_lock);
3203
3204         /*
3205          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
3206          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
3207          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
3208          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
3209          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
3210          */
3211         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
3212                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3213                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
3214         }
3215
3216         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3217                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
3218                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
3219                 } else {
3220                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
3221                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
3222                 }
3223         }
3224
3225         if (zio_injection_enabled &&
3226             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
3227                 zio_handle_ignored_writes(zio);
3228
3229         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3230 }
3231
3232 static int
3233 zio_done(zio_t *zio)
3234 {
3235         spa_t *spa = zio->io_spa;
3236         zio_t *lio = zio->io_logical;
3237         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3238         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3239         uint64_t psize = zio->io_size;
3240         zio_t *pio, *pio_next;
3241
3242         /*
3243          * If our children haven't all completed,
3244          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3245          */
3246         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3247             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3248             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3249             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3250                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3251
3252         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3253                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3254                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3255
3256         if (bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
3257                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3258                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3259                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3260                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3261                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3262                     zio->io_bp_override == NULL &&
3263                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3264                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3265                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3266                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3267                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3268                 }
3269                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3270                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3271         }
3272
3273         /*
3274          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3275          */
3276         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3277         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3278         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3279
3280         /*
3281          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3282          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3283          */
3284         if (zio->io_error == 0) {
3285                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3286                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3287                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3288                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3289                         char *abuf = zio->io_data;
3290
3291                         if (asize != psize) {
3292                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3293                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3294                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3295                         }
3296
3297                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3298                         zcr->zcr_next = NULL;
3299                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3300                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3301
3302                         if (asize != psize)
3303                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3304                 }
3305         }
3306
3307         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3308
3309         vdev_stat_update(zio, psize);
3310
3311         if (zio->io_error) {
3312                 /*
3313                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3314                  * generate an error message describing the I/O failure
3315                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3316                  * device is currently unavailable.
3317                  */
3318                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3319                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3320
3321                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3322                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3323                     zio == lio) {
3324                         /*
3325                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3326                          * error and generate a logical data ereport.
3327                          */
3328                         spa_log_error(spa, zio);
3329                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3330                             0, 0);
3331                 }
3332         }
3333
3334         if (zio->io_error && zio == lio) {
3335                 /*
3336                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3337                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3338                  */
3339                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3340                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3341
3342                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3343                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3344                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3345                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3346                         else
3347                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3348                 }
3349
3350                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3351                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3352                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3353                     zio->io_error == ENXIO &&
3354                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3355                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3356                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3357
3358                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3359                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3360
3361                 /*
3362                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3363                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3364                  * based on checksums.  It also might be a good place
3365                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3366                  * processing.
3367                  */
3368         }
3369
3370         /*
3371          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3372          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3373          * errors with errors that happened to the zio itself when
3374          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3375          */
3376         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3377
3378         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3379             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3380             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3381                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3382
3383         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3384
3385         /*
3386          * Godfather I/Os should never suspend.
3387          */
3388         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3389             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3390                 zio->io_reexecute = 0;
3391
3392         if (zio->io_reexecute) {
3393                 /*
3394                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3395                  *
3396                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3397                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3398                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3399                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3400                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3401                  *
3402                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3403                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3404                  * parents not executing until children are ready.
3405                  */
3406                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3407
3408                 zio->io_gang_leader = NULL;
3409
3410                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3411                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3412                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3413
3414                 /*
3415                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3416                  * not a true parent to them. It will track them through
3417                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3418                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3419                  * I/O to return status without blocking.
3420                  */
3421                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3422                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3423                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3424
3425                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3426                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3427                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3428                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3429                         }
3430                 }
3431
3432                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3433                         /*
3434                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3435                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3436                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3437                          */
3438                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3439                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3440                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3441                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3442                         /*
3443                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3444                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3445                          */
3446                         zio_suspend(spa, zio);
3447                 } else {
3448                         /*
3449                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3450                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3451                          */
3452 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3453                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3454 #else
3455                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3456 #endif
3457                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3458                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3459                             0, &zio->io_tqent);
3460                 }
3461                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3462         }
3463
3464         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3465         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3466         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3467
3468         /*
3469          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3470          */
3471         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3472                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3473                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3474                 zcr->zcr_next = NULL;
3475                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3476                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3477         }
3478
3479         /*
3480          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3481          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3482          * such, cannot acquire any new parents.
3483          */
3484         if (zio->io_done)
3485                 zio->io_done(zio);
3486
3487         mutex_enter(&zio->io_lock);
3488         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3489         mutex_exit(&zio->io_lock);
3490
3491         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3492                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3493                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3494                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3495                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3496         }
3497
3498         if (zio->io_waiter != NULL) {
3499                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3500                 zio->io_executor = NULL;
3501                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3502                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3503         } else {
3504                 zio_destroy(zio);
3505         }
3506
3507         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3508 }
3509
3510 /*
3511  * ==========================================================================
3512  * I/O pipeline definition
3513  * ==========================================================================
3514  */
3515 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3516         NULL,
3517         zio_read_bp_init,
3518         zio_free_bp_init,
3519         zio_issue_async,
3520         zio_write_bp_init,
3521         zio_checksum_generate,
3522         zio_nop_write,
3523         zio_ddt_read_start,
3524         zio_ddt_read_done,
3525         zio_ddt_write,
3526         zio_ddt_free,
3527         zio_gang_assemble,
3528         zio_gang_issue,
3529         zio_dva_allocate,
3530         zio_dva_free,
3531         zio_dva_claim,
3532         zio_ready,
3533         zio_vdev_io_start,
3534         zio_vdev_io_done,
3535         zio_vdev_io_assess,
3536         zio_checksum_verify,
3537         zio_done
3538 };
3539
3540
3541
3542
3543 /*
3544  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
3545  * pre-order traversal of the object tree.
3546  *
3547  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
3548  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
3549  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
3550  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
3551  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
3552  * non-meta-dnode bookmarks.
3553  *
3554  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
3555  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
3556  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
3557  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
3558  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
3559  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
3560  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
3561  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
3562  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
3563  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
3564  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
3565  */
3566 int
3567 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
3568     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
3569 {
3570         /*
3571          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
3572          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
3573          * normal-object equivalents.
3574          */
3575         uint64_t zb1obj, zb2obj;
3576         uint64_t zb1L0, zb2L0;
3577         uint64_t zb1level, zb2level;
3578
3579         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
3580             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
3581             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
3582                 return (0);
3583
3584         /*
3585          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
3586          */
3587         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
3588         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
3589
3590         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3591                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3592                 zb1L0 = 0;
3593                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3594         } else {
3595                 zb1obj = zb1->zb_object;
3596                 zb1level = zb1->zb_level;
3597         }
3598
3599         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3600                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
3601                 zb2L0 = 0;
3602                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
3603         } else {
3604                 zb2obj = zb2->zb_object;
3605                 zb2level = zb2->zb_level;
3606         }
3607
3608         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
3609         if (zb1obj != zb2obj)
3610                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
3611         else if (zb1L0 != zb2L0)
3612                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
3613         else if (zb1level != zb2level)
3614                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
3615         /*
3616          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
3617          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
3618          * There is presently no way to change the indirect block sizes
3619          */
3620         return (0);
3621 }
3622
3623 /*
3624  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
3625  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
3626  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
3627  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
3628  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
3629  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
3630  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
3631  *  visited.
3632  */
3633 boolean_t
3634 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
3635     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
3636 {
3637         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
3638         mod_zb.zb_blkid++;
3639         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
3640
3641         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3642         if (dnp == NULL)
3643                 return (B_FALSE);
3644
3645         /*
3646          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
3647          * data block size in sectors, because that variable is only used if
3648          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
3649          * know without examining it what object it refers to, and there's no
3650          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
3651          *
3652          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
3653          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
3654          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
3655          * always 1, so the math works out.
3656          *
3657          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
3658          * to make sure that this code still works afterwards.
3659          */
3660         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
3661             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
3662             last_block) <= 0);
3663 }