]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/8.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r258632,258704: MFV r255255: 4045 zfs write throttle & i/o scheduler
[FreeBSD/stable/8.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2013 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39 #include <sys/trim_map.h>
40
41 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
42 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
43 static int zio_use_uma = 0;
44 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
45 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
46     "Use uma(9) for ZIO allocations");
47
48 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
49         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
50           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
51         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
52           "Number of successful TRIM requests" },
53         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
54           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
55         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
56           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
57 };
58
59 static kstat_t *zio_trim_ksp;
60
61 /*
62  * ==========================================================================
63  * I/O type descriptions
64  * ==========================================================================
65  */
66 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
67         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
68         "zio_ioctl"
69 };
70
71 /*
72  * ==========================================================================
73  * I/O kmem caches
74  * ==========================================================================
75  */
76 kmem_cache_t *zio_cache;
77 kmem_cache_t *zio_link_cache;
78 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
79 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
80
81 #ifdef _KERNEL
82 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
83 #endif
84 extern int zfs_mg_alloc_failures;
85
86 /*
87  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
88  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
89  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
90  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
91  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
92  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
93  * enough analysis has been done to determine optimal values.
94  *
95  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
96  * regular blocks are not deferred.
97  */
98 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
99 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
100 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
101     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
102 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
103 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
104 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
105     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
106 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
107 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
108 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
109     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
110
111 /*
112  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
113  * stage set or will have it later in its lifetime.
114  */
115 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
116
117 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
118
119 #ifdef ZFS_DEBUG
120 int zio_buf_debug_limit = 16384;
121 #else
122 int zio_buf_debug_limit = 0;
123 #endif
124
125 void
126 zio_init(void)
127 {
128         size_t c;
129         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
130             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
131         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
132             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
133
134         /*
135          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
136          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
137          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
138          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
139          */
140         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
141                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
142                 size_t p2 = size;
143                 size_t align = 0;
144                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
145
146                 while (p2 & (p2 - 1))
147                         p2 &= p2 - 1;
148
149 #ifdef illumos
150 #ifndef _KERNEL
151                 /*
152                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
153                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
154                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
155                  * page with a watched buffer.
156                  */
157                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
158                         continue;
159 #endif
160 #endif /* illumos */
161                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
162                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
163                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
164                         align = PAGESIZE;
165                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
166                         align = p2 >> 2;
167                 }
168
169                 if (align != 0) {
170                         char name[36];
171                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
172                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
173                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
174
175                         /*
176                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
177                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
178                          * stored with the buffers.
179                          */
180                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
181                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
182                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
183                             cflags | KMC_NOTOUCH);
184                 }
185         }
186
187         while (--c != 0) {
188                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
189                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
190                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
191
192                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
193                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
194                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
195         }
196
197         /*
198          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
199          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
200          */
201         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
202                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
203         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
204                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
205
206         zio_inject_init();
207
208         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
209             KSTAT_TYPE_NAMED,
210             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
211             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
212
213         if (zio_trim_ksp != NULL) {
214                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
215                 kstat_install(zio_trim_ksp);
216         }
217 }
218
219 void
220 zio_fini(void)
221 {
222         size_t c;
223         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
224         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
225
226         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
227                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
228                         last_cache = zio_buf_cache[c];
229                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
230                 }
231                 zio_buf_cache[c] = NULL;
232
233                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
234                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
235                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
236                 }
237                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
238         }
239
240         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
241         kmem_cache_destroy(zio_cache);
242
243         zio_inject_fini();
244
245         if (zio_trim_ksp != NULL) {
246                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
247                 zio_trim_ksp = NULL;
248         }
249 }
250
251 /*
252  * ==========================================================================
253  * Allocate and free I/O buffers
254  * ==========================================================================
255  */
256
257 /*
258  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
259  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
260  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
261  * excess / transient data in-core during a crashdump.
262  */
263 void *
264 zio_buf_alloc(size_t size)
265 {
266         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
267
268         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
269
270         if (zio_use_uma)
271                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
272         else
273                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
274 }
275
276 /*
277  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
278  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
279  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
280  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
281  */
282 void *
283 zio_data_buf_alloc(size_t size)
284 {
285         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
286
287         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
288
289         if (zio_use_uma)
290                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
291         else
292                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
293 }
294
295 void
296 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
304         else
305                 kmem_free(buf, size);
306 }
307
308 void
309 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 /*
322  * ==========================================================================
323  * Push and pop I/O transform buffers
324  * ==========================================================================
325  */
326 static void
327 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
328         zio_transform_func_t *transform)
329 {
330         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
331
332         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
333         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
334         zt->zt_bufsize = bufsize;
335         zt->zt_transform = transform;
336
337         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
338         zio->io_transform_stack = zt;
339
340         zio->io_data = data;
341         zio->io_size = size;
342 }
343
344 static void
345 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
346 {
347         zio_transform_t *zt;
348
349         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
350                 if (zt->zt_transform != NULL)
351                         zt->zt_transform(zio,
352                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
353
354                 if (zt->zt_bufsize != 0)
355                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
356
357                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
358                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
359                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
360
361                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
362         }
363 }
364
365 /*
366  * ==========================================================================
367  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
368  * ==========================================================================
369  */
370 static void
371 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
372 {
373         ASSERT(zio->io_size > size);
374
375         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
376                 bcopy(zio->io_data, data, size);
377 }
378
379 static void
380 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
381 {
382         if (zio->io_error == 0 &&
383             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
384             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
385                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
386 }
387
388 /*
389  * ==========================================================================
390  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
391  * ==========================================================================
392  */
393 /*
394  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
395  *        continue calling these functions until they return NULL.
396  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
397  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
398  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
399  *        io_walk_link, which gets annoying.)
400  */
401 zio_t *
402 zio_walk_parents(zio_t *cio)
403 {
404         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
405         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
406
407         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
408         cio->io_walk_link = zl;
409
410         if (zl == NULL)
411                 return (NULL);
412
413         ASSERT(zl->zl_child == cio);
414         return (zl->zl_parent);
415 }
416
417 zio_t *
418 zio_walk_children(zio_t *pio)
419 {
420         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
421         list_t *cl = &pio->io_child_list;
422
423         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
424         pio->io_walk_link = zl;
425
426         if (zl == NULL)
427                 return (NULL);
428
429         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
430         return (zl->zl_child);
431 }
432
433 zio_t *
434 zio_unique_parent(zio_t *cio)
435 {
436         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
437
438         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
439         return (pio);
440 }
441
442 void
443 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
444 {
445         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
446
447         /*
448          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
449          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
450          * Vdev I/Os can only have vdev children.
451          * The following ASSERT captures all of these constraints.
452          */
453         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
454
455         zl->zl_parent = pio;
456         zl->zl_child = cio;
457
458         mutex_enter(&cio->io_lock);
459         mutex_enter(&pio->io_lock);
460
461         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
462
463         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
464                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
465
466         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
467         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
468
469         pio->io_child_count++;
470         cio->io_parent_count++;
471
472         mutex_exit(&pio->io_lock);
473         mutex_exit(&cio->io_lock);
474 }
475
476 static void
477 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
478 {
479         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
480         ASSERT(zl->zl_child == cio);
481
482         mutex_enter(&cio->io_lock);
483         mutex_enter(&pio->io_lock);
484
485         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
486         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
487
488         pio->io_child_count--;
489         cio->io_parent_count--;
490
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493
494         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
495 }
496
497 static boolean_t
498 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
499 {
500         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
501         boolean_t waiting = B_FALSE;
502
503         mutex_enter(&zio->io_lock);
504         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
505         if (*countp != 0) {
506                 zio->io_stage >>= 1;
507                 zio->io_stall = countp;
508                 waiting = B_TRUE;
509         }
510         mutex_exit(&zio->io_lock);
511
512         return (waiting);
513 }
514
515 static void
516 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
517 {
518         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
519         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
520
521         mutex_enter(&pio->io_lock);
522         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
523                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
524         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
525         ASSERT3U(*countp, >, 0);
526
527         (*countp)--;
528
529         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
530                 pio->io_stall = NULL;
531                 mutex_exit(&pio->io_lock);
532                 zio_execute(pio);
533         } else {
534                 mutex_exit(&pio->io_lock);
535         }
536 }
537
538 static void
539 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
540 {
541         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
542                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
543 }
544
545 /*
546  * ==========================================================================
547  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
548  * ==========================================================================
549  */
550 static zio_t *
551 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
552     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
553     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
554     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
555     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
556 {
557         zio_t *zio;
558
559         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
560         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
561         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
562
563         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
564         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
565         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
566
567         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
568         bzero(zio, sizeof (zio_t));
569
570         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
571         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
572
573         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
574             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
575         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
576             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
577
578         if (vd != NULL)
579                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
580         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
581                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
582         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
583                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
584         else
585                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
586
587         if (bp != NULL) {
588                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
589                 zio->io_bp_copy = *bp;
590                 zio->io_bp_orig = *bp;
591                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
592                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
593                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
594                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
595                         zio->io_logical = zio;
596                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
597                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
598         }
599
600         zio->io_spa = spa;
601         zio->io_txg = txg;
602         zio->io_done = done;
603         zio->io_private = private;
604         zio->io_type = type;
605         zio->io_priority = priority;
606         zio->io_vd = vd;
607         zio->io_offset = offset;
608         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
609         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
610         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
611         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
612         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
613
614         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
615         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
616
617         if (zb != NULL)
618                 zio->io_bookmark = *zb;
619
620         if (pio != NULL) {
621                 if (zio->io_logical == NULL)
622                         zio->io_logical = pio->io_logical;
623                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
624                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
625                 zio_add_child(pio, zio);
626         }
627
628         return (zio);
629 }
630
631 static void
632 zio_destroy(zio_t *zio)
633 {
634         list_destroy(&zio->io_parent_list);
635         list_destroy(&zio->io_child_list);
636         mutex_destroy(&zio->io_lock);
637         cv_destroy(&zio->io_cv);
638         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
639 }
640
641 zio_t *
642 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
643     void *private, enum zio_flag flags)
644 {
645         zio_t *zio;
646
647         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
648             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
649             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
650
651         return (zio);
652 }
653
654 zio_t *
655 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
656 {
657         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
658 }
659
660 zio_t *
661 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
662     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
663     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
664 {
665         zio_t *zio;
666
667         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
668             data, size, done, private,
669             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
670             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
671             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
672
673         return (zio);
674 }
675
676 zio_t *
677 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
678     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
679     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
680     void *private,
681     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
682 {
683         zio_t *zio;
684
685         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
686             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
687             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
688             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
689             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
690             zp->zp_level < 32 &&
691             zp->zp_copies > 0 &&
692             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
693
694         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
695             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
696             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
697             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
698
699         zio->io_ready = ready;
700         zio->io_physdone = physdone;
701         zio->io_prop = *zp;
702
703         return (zio);
704 }
705
706 zio_t *
707 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
708     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
709     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
710 {
711         zio_t *zio;
712
713         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
714             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
715             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
716
717         return (zio);
718 }
719
720 void
721 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
722 {
723         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
724         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
725         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
726         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
727
728         /*
729          * We must reset the io_prop to match the values that existed
730          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
731          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
732          */
733         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
734         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
735         zio->io_prop.zp_copies = copies;
736         zio->io_bp_override = bp;
737 }
738
739 void
740 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
741 {
742         metaslab_check_free(spa, bp);
743         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
744 }
745
746 zio_t *
747 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
748     uint64_t size, enum zio_flag flags)
749 {
750         zio_t *zio;
751
752         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
753             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
754
755         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
756         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
757         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
758
759         metaslab_check_free(spa, bp);
760
761         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
762             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
763             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
764
765         return (zio);
766 }
767
768 zio_t *
769 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
770     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
771 {
772         zio_t *zio;
773
774         /*
775          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
776          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
777          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
778          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
779          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
780          * so that the SPA knows they're in use.
781          *
782          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
783          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
784          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
785          */
786         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
787         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
788         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
789
790         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
791             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
792             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
793
794         return (zio);
795 }
796
797 zio_t *
798 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
799     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
800     enum zio_flag flags)
801 {
802         zio_t *zio;
803         int c;
804
805         if (vd->vdev_children == 0) {
806                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
807                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, offset, NULL,
808                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
809
810                 zio->io_cmd = cmd;
811         } else {
812                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
813
814                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
815                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
816                             offset, size, done, private, flags));
817         }
818
819         return (zio);
820 }
821
822 zio_t *
823 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
824     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
825     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
826 {
827         zio_t *zio;
828
829         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
830         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
831             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
832         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
833
834         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
835             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
836             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
837
838         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
839
840         return (zio);
841 }
842
843 zio_t *
844 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
845     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
846     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
847 {
848         zio_t *zio;
849
850         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
851         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
852             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
853         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
854
855         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
856             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
857             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
858
859         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
860
861         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
862                 /*
863                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
864                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
865                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
866                  * being written to multiple places in parallel.
867                  */
868                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
869                 bcopy(data, wbuf, size);
870                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
871         }
872
873         return (zio);
874 }
875
876 /*
877  * Create a child I/O to do some work for us.
878  */
879 zio_t *
880 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
881         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
882         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
883 {
884         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
885         zio_t *zio;
886
887         ASSERT(vd->vdev_parent ==
888             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
889
890         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
891                 /*
892                  * If we have the bp, then the child should perform the
893                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
894                  * detection as close to the leaves as possible and
895                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
896                  */
897                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
898                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
899         }
900
901         if (vd->vdev_children == 0)
902                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
903
904         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
905
906         /*
907          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
908          * even if the original read was.
909          */
910         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
911                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
912
913         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
914             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
915             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
916
917         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
918         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
919                 zio->io_logical->io_phys_children++;
920
921         return (zio);
922 }
923
924 zio_t *
925 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
926         int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
927         zio_done_func_t *done, void *private)
928 {
929         zio_t *zio;
930
931         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
932
933         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
934             data, size, done, private, type, priority,
935             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
936             vd, offset, NULL,
937             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
938
939         return (zio);
940 }
941
942 void
943 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
944 {
945         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
946             NULL, NULL,
947             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
948 }
949
950 zio_t *
951 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
952 {
953
954         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
955
956         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
957             NULL, NULL,
958             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
959 }
960
961 void
962 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
963 {
964         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
965         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
966         ASSERT(size <= zio->io_size);
967
968         /*
969          * We don't shrink for raidz because of problems with the
970          * reconstruction when reading back less than the block size.
971          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
972          */
973         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
974         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
975                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
976 }
977
978 /*
979  * ==========================================================================
980  * Prepare to read and write logical blocks
981  * ==========================================================================
982  */
983
984 static int
985 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
986 {
987         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
988
989         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
990             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
991             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
992                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
993                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
994
995                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
996         }
997
998         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
999                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1000
1001         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1002                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1003
1004         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1005                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1006
1007         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1008 }
1009
1010 static int
1011 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1012 {
1013         spa_t *spa = zio->io_spa;
1014         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1015         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1016         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1017         uint64_t lsize = zio->io_size;
1018         uint64_t psize = lsize;
1019         int pass = 1;
1020
1021         /*
1022          * If our children haven't all reached the ready stage,
1023          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1024          */
1025         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1026             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1027                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1028
1029         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1030                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1031
1032         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1033
1034         if (zio->io_bp_override) {
1035                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1036                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1037
1038                 *bp = *zio->io_bp_override;
1039                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1040
1041                 /*
1042                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1043                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1044                  * has already occurred.
1045                  */
1046                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1047                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1048                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1049                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1050                 }
1051
1052                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1053
1054                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1055                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1056
1057                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1058                     zp->zp_dedup_verify);
1059
1060                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1061                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1062                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1063                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1064                 }
1065                 zio->io_bp_override = NULL;
1066                 BP_ZERO(bp);
1067         }
1068
1069         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1070                 /*
1071                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1072                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1073                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1074                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1075                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1076                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1077                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1078                  */
1079                 pass = spa_sync_pass(spa);
1080
1081                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1082                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1083                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1084
1085                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1086                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1087
1088                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1089                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1090                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1091         }
1092
1093         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1094                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1095                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1096                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1097                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1098                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1099                 } else {
1100                         ASSERT(psize < lsize);
1101                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1102                 }
1103         }
1104
1105         /*
1106          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1107          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1108          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1109          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1110          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1111          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1112          */
1113         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1114             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1115                 ASSERT(psize != 0);
1116                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1117                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1118                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1119         } else {
1120                 BP_ZERO(bp);
1121                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1122         }
1123
1124         if (psize == 0) {
1125                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1126         } else {
1127                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1128                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1129                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1130                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1131                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1132                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1133                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1134                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1135                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1136                 if (zp->zp_dedup) {
1137                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1138                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1139                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1140                 }
1141                 if (zp->zp_nopwrite) {
1142                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1143                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1144                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1145                 }
1146         }
1147
1148         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1149 }
1150
1151 static int
1152 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1153 {
1154         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1155
1156         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1157                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1158                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1159         }
1160
1161         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1162 }
1163
1164 /*
1165  * ==========================================================================
1166  * Execute the I/O pipeline
1167  * ==========================================================================
1168  */
1169
1170 static void
1171 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1172 {
1173         spa_t *spa = zio->io_spa;
1174         zio_type_t t = zio->io_type;
1175         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1176
1177         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1178
1179         /*
1180          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1181          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1182          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1183          */
1184         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1185                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1186
1187         /*
1188          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1189          */
1190         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1191                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1192
1193         /*
1194          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1195          * available.
1196          */
1197         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1198             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1199                 q++;
1200
1201         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1202
1203         /*
1204          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1205          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1206          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1207          */
1208 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1209         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1210 #else
1211         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1212 #endif
1213         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1214             flags, &zio->io_tqent);
1215 }
1216
1217 static boolean_t
1218 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1219 {
1220         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1221         spa_t *spa = zio->io_spa;
1222
1223         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1224                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1225                 uint_t i;
1226                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1227                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1228                                 return (B_TRUE);
1229                 }
1230         }
1231
1232         return (B_FALSE);
1233 }
1234
1235 static int
1236 zio_issue_async(zio_t *zio)
1237 {
1238         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1239
1240         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1241 }
1242
1243 void
1244 zio_interrupt(zio_t *zio)
1245 {
1246         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1247 }
1248
1249 /*
1250  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1251  *
1252  *      (1) the I/O completes
1253  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1254  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1255  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1256  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1257  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1258  *
1259  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1260  * burns a thread in cv_wait().
1261  *
1262  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1263  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1264  */
1265 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1266
1267 void
1268 zio_execute(zio_t *zio)
1269 {
1270         zio->io_executor = curthread;
1271
1272         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1273                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1274                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1275                 int rv;
1276
1277                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1278                 ASSERT(ISP2(stage));
1279                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1280
1281                 do {
1282                         stage <<= 1;
1283                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1284
1285                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1286
1287                 /*
1288                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1289                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1290                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1291                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1292                  *
1293                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1294                  * be sent to disk promptly.
1295                  */
1296                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1297                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1298                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1299                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1300                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1301                         return;
1302                 }
1303
1304                 zio->io_stage = stage;
1305                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1306
1307                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1308                         return;
1309
1310                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1311         }
1312 }
1313
1314 /*
1315  * ==========================================================================
1316  * Initiate I/O, either sync or async
1317  * ==========================================================================
1318  */
1319 int
1320 zio_wait(zio_t *zio)
1321 {
1322         int error;
1323
1324         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1325         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1326
1327         zio->io_waiter = curthread;
1328
1329         zio_execute(zio);
1330
1331         mutex_enter(&zio->io_lock);
1332         while (zio->io_executor != NULL)
1333                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1334         mutex_exit(&zio->io_lock);
1335
1336         error = zio->io_error;
1337         zio_destroy(zio);
1338
1339         return (error);
1340 }
1341
1342 void
1343 zio_nowait(zio_t *zio)
1344 {
1345         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1346
1347         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1348             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1349                 /*
1350                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1351                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1352                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1353                  */
1354                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1355
1356                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1357         }
1358
1359         zio_execute(zio);
1360 }
1361
1362 /*
1363  * ==========================================================================
1364  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1365  * ==========================================================================
1366  */
1367
1368 static void
1369 zio_reexecute(zio_t *pio)
1370 {
1371         zio_t *cio, *cio_next;
1372
1373         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1374         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1375         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1376         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1377
1378         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1379         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1380         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1381         pio->io_reexecute = 0;
1382         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1383         pio->io_error = 0;
1384         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1385                 pio->io_state[w] = 0;
1386         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1387                 pio->io_child_error[c] = 0;
1388
1389         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1390                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1391
1392         /*
1393          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1394          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1395          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1396          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1397          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1398          */
1399         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1400                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1401                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1402                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1403                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1404                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1405                 zio_reexecute(cio);
1406         }
1407
1408         /*
1409          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1410          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1411          * responsibility of the caller to wait on him.
1412          */
1413         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1414                 zio_execute(pio);
1415 }
1416
1417 void
1418 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1419 {
1420         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1421                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1422                     "failure and the failure mode property for this pool "
1423                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1424
1425         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1426
1427         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1428
1429         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1430                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1431                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1432                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1433
1434         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1435
1436         if (zio != NULL) {
1437                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1438                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1439                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1440                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1441                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1442                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1443         }
1444
1445         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1446 }
1447
1448 int
1449 zio_resume(spa_t *spa)
1450 {
1451         zio_t *pio;
1452
1453         /*
1454          * Reexecute all previously suspended i/o.
1455          */
1456         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1457         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1458         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1459         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1460         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1461         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1462
1463         if (pio == NULL)
1464                 return (0);
1465
1466         zio_reexecute(pio);
1467         return (zio_wait(pio));
1468 }
1469
1470 void
1471 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1472 {
1473         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1474         while (spa_suspended(spa))
1475                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1476         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1477 }
1478
1479 /*
1480  * ==========================================================================
1481  * Gang blocks.
1482  *
1483  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1484  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1485  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1486  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1487  * block from smaller fragments.
1488  *
1489  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1490  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1491  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1492  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1493  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1494  *
1495  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1496  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1497  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1498  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1499  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1500  *
1501  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1502  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1503  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1504  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1505  *
1506  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1507  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1508  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1509  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1510  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1511  * bps for every constituent of the gang block.
1512  *
1513  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1514  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1515  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1516  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1517  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1518  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1519  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1520  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1521  * gang header's blk_cksum as described above.
1522  *
1523  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1524  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1525  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1526  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1527  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1528  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1529  *
1530  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1531  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1532  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1533  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1534  *
1535  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1536  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1537  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1538  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1539  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1540  *
1541  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1542  * ==========================================================================
1543  */
1544
1545 static zio_t *
1546 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1547 {
1548         if (gn != NULL)
1549                 return (pio);
1550
1551         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1552             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1553             &pio->io_bookmark));
1554 }
1555
1556 zio_t *
1557 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1558 {
1559         zio_t *zio;
1560
1561         if (gn != NULL) {
1562                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1563                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1564                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1565                 /*
1566                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1567                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1568                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1569                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1570                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1571                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1572                  * this is just good hygiene.)
1573                  */
1574                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1575                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1576                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1577                 }
1578                 /*
1579                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1580                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1581                  */
1582                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1583                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1584         } else {
1585                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1586                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1587                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1588         }
1589
1590         return (zio);
1591 }
1592
1593 /* ARGSUSED */
1594 zio_t *
1595 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1596 {
1597         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1598             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1599             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1600 }
1601
1602 /* ARGSUSED */
1603 zio_t *
1604 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1605 {
1606         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1607             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1608 }
1609
1610 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1611         NULL,
1612         zio_read_gang,
1613         zio_rewrite_gang,
1614         zio_free_gang,
1615         zio_claim_gang,
1616         NULL
1617 };
1618
1619 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1620
1621 static zio_gang_node_t *
1622 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1623 {
1624         zio_gang_node_t *gn;
1625
1626         ASSERT(*gnpp == NULL);
1627
1628         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1629         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1630         *gnpp = gn;
1631
1632         return (gn);
1633 }
1634
1635 static void
1636 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1637 {
1638         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1639
1640         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1641                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1642
1643         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1644         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1645         *gnpp = NULL;
1646 }
1647
1648 static void
1649 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1650 {
1651         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1652
1653         if (gn == NULL)
1654                 return;
1655
1656         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1657                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1658
1659         zio_gang_node_free(gnpp);
1660 }
1661
1662 static void
1663 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1664 {
1665         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1666
1667         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1668         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1669
1670         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1671             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1672             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1673 }
1674
1675 static void
1676 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1677 {
1678         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1679         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1680         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1681
1682         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1683         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1684
1685         if (zio->io_error)
1686                 return;
1687
1688         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1689                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1690
1691         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1692         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1693         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1694
1695         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1696                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1697                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1698                         continue;
1699                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1700         }
1701 }
1702
1703 static void
1704 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1705 {
1706         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1707         zio_t *zio;
1708
1709         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1710         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1711         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1712
1713         /*
1714          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1715          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1716          */
1717         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1718
1719         if (gn != NULL) {
1720                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1721
1722                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1723                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1724                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1725                                 continue;
1726                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1727                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1728                 }
1729         }
1730
1731         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1732                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1733
1734         if (zio != pio)
1735                 zio_nowait(zio);
1736 }
1737
1738 static int
1739 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1740 {
1741         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1742
1743         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1744         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1745
1746         zio->io_gang_leader = zio;
1747
1748         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1749
1750         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1751 }
1752
1753 static int
1754 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1755 {
1756         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1757
1758         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1759                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1760
1761         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1762         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1763
1764         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1765                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1766         else
1767                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1768
1769         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1770
1771         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1772 }
1773
1774 static void
1775 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1776 {
1777         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1778         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1779         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1780         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1781         uint64_t asize;
1782
1783         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1784                 return;
1785
1786         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1787
1788         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1789         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1790         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1791         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1792         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1793
1794         mutex_enter(&pio->io_lock);
1795         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1796                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1797                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1798                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1799                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1800         }
1801         mutex_exit(&pio->io_lock);
1802 }
1803
1804 static int
1805 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1806 {
1807         spa_t *spa = pio->io_spa;
1808         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1809         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1810         zio_t *zio;
1811         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1812         zio_gbh_phys_t *gbh;
1813         uint64_t txg = pio->io_txg;
1814         uint64_t resid = pio->io_size;
1815         uint64_t lsize;
1816         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1817         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1818         zio_prop_t zp;
1819         int error;
1820
1821         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1822             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1823             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1824         if (error) {
1825                 pio->io_error = error;
1826                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1827         }
1828
1829         if (pio == gio) {
1830                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1831         } else {
1832                 gnpp = pio->io_private;
1833                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1834         }
1835
1836         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1837         gbh = gn->gn_gbh;
1838         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1839
1840         /*
1841          * Create the gang header.
1842          */
1843         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1844             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1845
1846         /*
1847          * Create and nowait the gang children.
1848          */
1849         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1850                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1851                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1852                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1853
1854                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1855                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1856                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1857                 zp.zp_level = 0;
1858                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1859                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1860                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1861                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1862
1863                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1864                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1865                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1866                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1867                     &pio->io_bookmark));
1868         }
1869
1870         /*
1871          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1872          */
1873         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1874
1875         zio_nowait(zio);
1876
1877         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1878 }
1879
1880 /*
1881  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1882  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1883  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1884  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1885  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1886  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1887  */
1888 static int
1889 zio_nop_write(zio_t *zio)
1890 {
1891         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1892         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1893         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1894
1895         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1896         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1897         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1898         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1899         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1900         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1901
1902         /*
1903          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1904          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1905          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1906          * allocate a new bp.
1907          */
1908         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1909             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1910             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1911             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1912             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1913             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1914                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1915
1916         /*
1917          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1918          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1919          */
1920         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1921                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1922                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1923                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1924                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1925                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1926                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1927
1928                 *bp = *bp_orig;
1929                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1930                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1931         }
1932
1933         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1934 }
1935
1936 /*
1937  * ==========================================================================
1938  * Dedup
1939  * ==========================================================================
1940  */
1941 static void
1942 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1943 {
1944         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1945         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1946         ddt_phys_t *ddp;
1947         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1948
1949         mutex_enter(&pio->io_lock);
1950         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1951         if (zio->io_error == 0)
1952                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1953         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1954                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1955         else
1956                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1957         mutex_exit(&pio->io_lock);
1958 }
1959
1960 static int
1961 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1962 {
1963         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1964
1965         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1966         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1967         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1968
1969         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1970                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1971                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1972                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1973                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1974                 blkptr_t blk;
1975
1976                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1977                 zio->io_vsd = dde;
1978
1979                 if (ddp_self == NULL)
1980                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1981
1982                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1983                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1984                                 continue;
1985                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1986                             &blk);
1987                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1988                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1989                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1990                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1991                             &zio->io_bookmark));
1992                 }
1993                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1994         }
1995
1996         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1997             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1998             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
1999
2000         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2001 }
2002
2003 static int
2004 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2005 {
2006         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2007
2008         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2009                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2010
2011         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2012         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2013         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2014
2015         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2016                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2017                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2018                 if (ddt == NULL) {
2019                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2020                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2021                 }
2022                 if (dde == NULL) {
2023                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2024                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2025                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2026                 }
2027                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2028                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2029                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2030                 }
2031                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2032                 zio->io_vsd = NULL;
2033         }
2034
2035         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2036
2037         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2038 }
2039
2040 static boolean_t
2041 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2042 {
2043         spa_t *spa = zio->io_spa;
2044
2045         /*
2046          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2047          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2048          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2049          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2050          */
2051         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2052                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2053
2054                 if (lio != NULL) {
2055                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2056                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2057                             zio->io_orig_size) != 0);
2058                 }
2059         }
2060
2061         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2062                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2063
2064                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2065                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2066                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2067                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2068                         int error;
2069
2070                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2071
2072                         ddt_exit(ddt);
2073
2074                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2075                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2076                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2077                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2078
2079                         if (error == 0) {
2080                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2081                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2082                                     zio->io_orig_size) != 0)
2083                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2084                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2085                         }
2086
2087                         ddt_enter(ddt);
2088                         return (error != 0);
2089                 }
2090         }
2091
2092         return (B_FALSE);
2093 }
2094
2095 static void
2096 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2097 {
2098         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2099         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2100         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2101         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2102         zio_t *pio;
2103
2104         if (zio->io_error)
2105                 return;
2106
2107         ddt_enter(ddt);
2108
2109         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2110
2111         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2112
2113         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2114                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2115
2116         ddt_exit(ddt);
2117 }
2118
2119 static void
2120 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2121 {
2122         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2123         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2124         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2125         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2126
2127         ddt_enter(ddt);
2128
2129         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2130         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2131         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2132
2133         if (zio->io_error == 0) {
2134                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2135                         ddt_phys_addref(ddp);
2136         } else {
2137                 ddt_phys_clear(ddp);
2138         }
2139
2140         ddt_exit(ddt);
2141 }
2142
2143 static void
2144 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2145 {
2146         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2147         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2148         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2149         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2150         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2151         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2152         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2153
2154         ddt_enter(ddt);
2155
2156         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2157         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2158         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2159
2160         if (zio->io_error == 0) {
2161                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2162                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2163                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2164                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2165                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2166                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2167         }
2168
2169         ddt_exit(ddt);
2170 }
2171
2172 static int
2173 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2174 {
2175         spa_t *spa = zio->io_spa;
2176         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2177         uint64_t txg = zio->io_txg;
2178         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2179         int p = zp->zp_copies;
2180         int ditto_copies;
2181         zio_t *cio = NULL;
2182         zio_t *dio = NULL;
2183         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2184         ddt_entry_t *dde;
2185         ddt_phys_t *ddp;
2186
2187         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2188         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2189         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2190
2191         ddt_enter(ddt);
2192         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2193         ddp = &dde->dde_phys[p];
2194
2195         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2196                 /*
2197                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2198                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2199                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2200                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2201                  */
2202                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2203                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2204                         zio_pop_transforms(zio);
2205                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2206                         BP_ZERO(bp);
2207                 } else {
2208                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2209                 }
2210                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2211                 ddt_exit(ddt);
2212                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2213         }
2214
2215         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2216         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2217
2218         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2219             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2220                 zio_prop_t czp = *zp;
2221
2222                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2223
2224                 /*
2225                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2226                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2227                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2228                  * This is safe, because using the override bp is just an
2229                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2230                  */
2231                 if (zio->io_bp_override) {
2232                         zio_pop_transforms(zio);
2233                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2234                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2235                         zio->io_bp_override = NULL;
2236                         BP_ZERO(bp);
2237                         ddt_exit(ddt);
2238                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2239                 }
2240
2241                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2242                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2243                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2244                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2245
2246                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2247                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2248         }
2249
2250         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2251                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2252                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2253                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2254                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2255                 else
2256                         ddt_phys_addref(ddp);
2257         } else if (zio->io_bp_override) {
2258                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2259                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2260                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2261                 ddt_phys_addref(ddp);
2262         } else {
2263                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2264                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2265                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2266                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2267
2268                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2269                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2270         }
2271
2272         ddt_exit(ddt);
2273
2274         if (cio)
2275                 zio_nowait(cio);
2276         if (dio)
2277                 zio_nowait(dio);
2278
2279         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2280 }
2281
2282 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2283
2284 static int
2285 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2286 {
2287         spa_t *spa = zio->io_spa;
2288         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2289         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2290         ddt_entry_t *dde;
2291         ddt_phys_t *ddp;
2292
2293         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2294         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2295
2296         ddt_enter(ddt);
2297         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2298         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2299         ddt_phys_decref(ddp);
2300         ddt_exit(ddt);
2301
2302         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2303 }
2304
2305 /*
2306  * ==========================================================================
2307  * Allocate and free blocks
2308  * ==========================================================================
2309  */
2310 static int
2311 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2312 {
2313         spa_t *spa = zio->io_spa;
2314         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2315         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2316         int error;
2317         int flags = 0;
2318
2319         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2320                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2321                 zio->io_gang_leader = zio;
2322         }
2323
2324         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2325         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2326         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2327         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2328         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2329
2330         /*
2331          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2332          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2333          * the "fast" gang feature.
2334          */
2335         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2336         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2337             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2338         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2339             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2340
2341         if (error) {
2342                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2343                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2344                     error);
2345                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2346                         return (zio_write_gang_block(zio));
2347                 zio->io_error = error;
2348         }
2349
2350         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2351 }
2352
2353 static int
2354 zio_dva_free(zio_t *zio)
2355 {
2356         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2357
2358         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2359 }
2360
2361 static int
2362 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2363 {
2364         int error;
2365
2366         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2367         if (error)
2368                 zio->io_error = error;
2369
2370         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2371 }
2372
2373 /*
2374  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2375  * and we want to give back the block we just allocated.
2376  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2377  */
2378 static void
2379 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2380 {
2381         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2382         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2383
2384         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2385                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2386
2387         if (gn != NULL) {
2388                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2389                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2390                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2391                 }
2392         }
2393 }
2394
2395 /*
2396  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2397  */
2398 int
2399 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2400     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2401 {
2402         int error = 1;
2403
2404         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2405
2406         /*
2407          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2408          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2409          * when allocating them.
2410          */
2411         if (use_slog) {
2412                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2413                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2414                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2415         }
2416
2417         if (error) {
2418                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2419                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2420                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2421         }
2422
2423         if (error == 0) {
2424                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2425                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2426                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2427                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2428                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2429                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2430                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2431                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2432                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2433                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2434         }
2435
2436         return (error);
2437 }
2438
2439 /*
2440  * Free an intent log block.
2441  */
2442 void
2443 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2444 {
2445         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2446         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2447
2448         zio_free(spa, txg, bp);
2449 }
2450
2451 /*
2452  * ==========================================================================
2453  * Read, write and delete to physical devices
2454  * ==========================================================================
2455  */
2456 static int
2457 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2458 {
2459         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2460         uint64_t align;
2461         spa_t *spa = zio->io_spa;
2462
2463         ASSERT(zio->io_error == 0);
2464         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2465
2466         if (vd == NULL) {
2467                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2468                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2469
2470                 /*
2471                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2472                  */
2473                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2474         }
2475
2476         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2477                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2478                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2479         }
2480
2481         /*
2482          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2483          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2484          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2485          * characteristics:
2486          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2487          *      - any reads of user data
2488          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2489          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2490          */
2491         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2492             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2493             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2494             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2495                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2496                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2497                 if (old != new)
2498                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2499         }
2500
2501         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2502
2503         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2504                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2505                 char *abuf = NULL;
2506                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2507                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2508                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2509                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2510                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2511                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2512                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2513                 }
2514                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2515                     zio_subblock);
2516         }
2517
2518         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2519         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2520         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2521
2522         /*
2523          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2524          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2525          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2526          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2527          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2528          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2529          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2530          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2531          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2532          * The same logic applies to any form of nested replication:
2533          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2534          */
2535         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2536             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2537             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2538             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2539                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2540                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2541                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2542         }
2543
2544         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2545             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2546
2547                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2548                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2549
2550                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2551                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2552
2553                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2554                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2555                         zio_interrupt(zio);
2556                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2557                 }
2558         }
2559
2560         /*
2561          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2562          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2563          * only repair blocks that aren't freed.
2564          */
2565         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2566             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2567                 if (!trim_map_write_start(zio))
2568                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2569         }
2570
2571         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2572 }
2573
2574 static int
2575 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2576 {
2577         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2578         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2579         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2580
2581         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2582                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2583
2584         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2585             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2586
2587         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2588             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2589
2590                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2591                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2592                         trim_map_write_done(zio);
2593
2594                 vdev_queue_io_done(zio);
2595
2596                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2597                         vdev_cache_write(zio);
2598
2599                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2600                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2601                             zio, EIO);
2602
2603                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2604                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2605
2606                 if (zio->io_error) {
2607                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2608                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2609                         } else {
2610                                 unexpected_error = B_TRUE;
2611                         }
2612                 }
2613         }
2614
2615         ops->vdev_op_io_done(zio);
2616
2617         if (unexpected_error)
2618                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2619
2620         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2621 }
2622
2623 /*
2624  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2625  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2626  */
2627 static void
2628 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2629     const void *good_buf)
2630 {
2631         /* no processing needed */
2632         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2633 }
2634
2635 /*ARGSUSED*/
2636 void
2637 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2638 {
2639         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2640
2641         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2642
2643         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2644         zcr->zcr_cbdata = buf;
2645         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2646         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2647 }
2648
2649 static int
2650 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2651 {
2652         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2653
2654         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2655                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2656
2657         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2658                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2659
2660         if (zio->io_vsd != NULL) {
2661                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2662                 zio->io_vsd = NULL;
2663         }
2664
2665         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2666                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2667
2668         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2669                 switch (zio->io_error) {
2670                 case 0:
2671                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2672                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2673                         break;
2674                 case EOPNOTSUPP:
2675                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2676                         break;
2677                 default:
2678                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2679                         break;
2680                 }
2681
2682         /*
2683          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2684          *
2685          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2686          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2687          */
2688         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2689             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2690                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2691                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2692                 zio->io_error = 0;
2693                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2694                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2695                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2696                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2697                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2698                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2699         }
2700
2701         /*
2702          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2703          * if the device is not accessible at all.
2704          */
2705         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2706             !vdev_accessible(vd, zio))
2707                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2708
2709         /*
2710          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2711          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2712          */
2713         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2714             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2715                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2716         }
2717
2718         if (zio->io_error)
2719                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2720
2721         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2722             zio->io_physdone != NULL) {
2723                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2724                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2725                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2726         }
2727
2728         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2729 }
2730
2731 void
2732 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2733 {
2734         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2735         ASSERT(zio->io_error == 0);
2736
2737         zio->io_stage >>= 1;
2738 }
2739
2740 void
2741 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2742 {
2743         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2744
2745         zio->io_stage >>= 1;
2746 }
2747
2748 void
2749 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2750 {
2751         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2752         ASSERT(zio->io_error == 0);
2753
2754         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2755         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2756 }
2757
2758 /*
2759  * ==========================================================================
2760  * Generate and verify checksums
2761  * ==========================================================================
2762  */
2763 static int
2764 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2765 {
2766         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2767         enum zio_checksum checksum;
2768
2769         if (bp == NULL) {
2770                 /*
2771                  * This is zio_write_phys().
2772                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2773                  */
2774                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2775
2776                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2777                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2778
2779                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2780         } else {
2781                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2782                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2783                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2784                 } else {
2785                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2786                 }
2787         }
2788
2789         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2790
2791         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2792 }
2793
2794 static int
2795 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2796 {
2797         zio_bad_cksum_t info;
2798         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2799         int error;
2800
2801         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2802
2803         if (bp == NULL) {
2804                 /*
2805                  * This is zio_read_phys().
2806                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2807                  */
2808                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2809                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2810
2811                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2812         }
2813
2814         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2815                 zio->io_error = error;
2816                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2817                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2818                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2819                             zio->io_size, NULL, &info);
2820                 }
2821         }
2822
2823         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2824 }
2825
2826 /*
2827  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2828  */
2829 void
2830 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2831 {
2832         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2833 }
2834
2835 /*
2836  * ==========================================================================
2837  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2838  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2839  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2840  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2841  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2842  * ==========================================================================
2843  */
2844 int
2845 zio_worst_error(int e1, int e2)
2846 {
2847         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2848         int r1, r2;
2849
2850         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2851                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2852                         break;
2853
2854         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2855                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2856                         break;
2857
2858         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2859 }
2860
2861 /*
2862  * ==========================================================================
2863  * I/O completion
2864  * ==========================================================================
2865  */
2866 static int
2867 zio_ready(zio_t *zio)
2868 {
2869         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2870         zio_t *pio, *pio_next;
2871
2872         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2873             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2874                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2875
2876         if (zio->io_ready) {
2877                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2878                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2879                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2880                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2881
2882                 zio->io_ready(zio);
2883         }
2884
2885         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2886                 zio->io_bp_copy = *bp;
2887
2888         if (zio->io_error)
2889                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2890
2891         mutex_enter(&zio->io_lock);
2892         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2893         pio = zio_walk_parents(zio);
2894         mutex_exit(&zio->io_lock);
2895
2896         /*
2897          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2898          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2899          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2900          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2901          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2902          */
2903         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2904                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2905                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2906         }
2907
2908         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2909                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2910                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2911                 } else {
2912                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2913                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2914                 }
2915         }
2916
2917         if (zio_injection_enabled &&
2918             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2919                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2920
2921         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2922 }
2923
2924 static int
2925 zio_done(zio_t *zio)
2926 {
2927         spa_t *spa = zio->io_spa;
2928         zio_t *lio = zio->io_logical;
2929         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2930         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2931         uint64_t psize = zio->io_size;
2932         zio_t *pio, *pio_next;
2933
2934         /*
2935          * If our children haven't all completed,
2936          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2937          */
2938         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2939             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2940             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2941             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2942                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2943
2944         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2945                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2946                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2947
2948         if (bp != NULL) {
2949                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2950                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2951                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2952                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2953                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2954                     zio->io_bp_override == NULL &&
2955                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2956                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2957                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2958                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2959                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2960                 }
2961                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2962                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2963         }
2964
2965         /*
2966          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2967          */
2968         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2969         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2970         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2971
2972         /*
2973          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2974          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2975          */
2976         if (zio->io_error == 0) {
2977                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2978                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2979                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2980                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2981                         char *abuf = zio->io_data;
2982
2983                         if (asize != psize) {
2984                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2985                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2986                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2987                         }
2988
2989                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2990                         zcr->zcr_next = NULL;
2991                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2992                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2993
2994                         if (asize != psize)
2995                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2996                 }
2997         }
2998
2999         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3000
3001         vdev_stat_update(zio, psize);
3002
3003         if (zio->io_error) {
3004                 /*
3005                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3006                  * generate an error message describing the I/O failure
3007                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3008                  * device is currently unavailable.
3009                  */
3010                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3011                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3012
3013                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3014                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3015                     zio == lio) {
3016                         /*
3017                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3018                          * error and generate a logical data ereport.
3019                          */
3020                         spa_log_error(spa, zio);
3021                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3022                             0, 0);
3023                 }
3024         }
3025
3026         if (zio->io_error && zio == lio) {
3027                 /*
3028                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3029                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3030                  */
3031                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3032                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3033
3034                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3035                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3036                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3037                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3038                         else
3039                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3040                 }
3041
3042                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3043                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3044                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3045                     zio->io_error == ENXIO &&
3046                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3047                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3048                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3049
3050                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3051                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3052
3053                 /*
3054                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3055                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3056                  * based on checksums.  It also might be a good place
3057                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3058                  * processing.
3059                  */
3060         }
3061
3062         /*
3063          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3064          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3065          * errors with errors that happened to the zio itself when
3066          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3067          */
3068         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3069
3070         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3071             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3072             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3073                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3074
3075         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3076
3077         /*
3078          * Godfather I/Os should never suspend.
3079          */
3080         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3081             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3082                 zio->io_reexecute = 0;
3083
3084         if (zio->io_reexecute) {
3085                 /*
3086                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3087                  *
3088                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3089                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3090                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3091                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3092                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3093                  *
3094                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3095                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3096                  * parents not executing until children are ready.
3097                  */
3098                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3099
3100                 zio->io_gang_leader = NULL;
3101
3102                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3103                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3104                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3105
3106                 /*
3107                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3108                  * not a true parent to them. It will track them through
3109                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3110                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3111                  * I/O to return status without blocking.
3112                  */
3113                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3114                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3115                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3116
3117                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3118                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3119                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3120                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3121                         }
3122                 }
3123
3124                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3125                         /*
3126                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3127                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3128                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3129                          */
3130                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3131                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3132                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3133                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3134                         /*
3135                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3136                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3137                          */
3138                         zio_suspend(spa, zio);
3139                 } else {
3140                         /*
3141                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3142                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3143                          */
3144 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3145                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3146 #else
3147                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3148 #endif
3149                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3150                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3151                             0, &zio->io_tqent);
3152                 }
3153                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3154         }
3155
3156         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3157         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3158         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3159
3160         /*
3161          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3162          */
3163         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3164                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3165                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3166                 zcr->zcr_next = NULL;
3167                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3168                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3169         }
3170
3171         /*
3172          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3173          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3174          * such, cannot acquire any new parents.
3175          */
3176         if (zio->io_done)
3177                 zio->io_done(zio);
3178
3179         mutex_enter(&zio->io_lock);
3180         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3181         mutex_exit(&zio->io_lock);
3182
3183         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3184                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3185                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3186                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3187                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3188         }
3189
3190         if (zio->io_waiter != NULL) {
3191                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3192                 zio->io_executor = NULL;
3193                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3194                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3195         } else {
3196                 zio_destroy(zio);
3197         }
3198
3199         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3200 }
3201
3202 /*
3203  * ==========================================================================
3204  * I/O pipeline definition
3205  * ==========================================================================
3206  */
3207 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3208         NULL,
3209         zio_read_bp_init,
3210         zio_free_bp_init,
3211         zio_issue_async,
3212         zio_write_bp_init,
3213         zio_checksum_generate,
3214         zio_nop_write,
3215         zio_ddt_read_start,
3216         zio_ddt_read_done,
3217         zio_ddt_write,
3218         zio_ddt_free,
3219         zio_gang_assemble,
3220         zio_gang_issue,
3221         zio_dva_allocate,
3222         zio_dva_free,
3223         zio_dva_claim,
3224         zio_ready,
3225         zio_vdev_io_start,
3226         zio_vdev_io_done,
3227         zio_vdev_io_assess,
3228         zio_checksum_verify,
3229         zio_done
3230 };
3231
3232 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3233 boolean_t
3234 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3235     const zbookmark_t *zb2)
3236 {
3237         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3238
3239         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3240         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3241
3242         /*
3243          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3244          * everything else.
3245          */
3246         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3247                 return (B_TRUE);
3248
3249         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3250         if (dnp == NULL)
3251                 return (B_FALSE);
3252
3253         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3254             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3255
3256         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3257             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3258
3259         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3260                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3261                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3262                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3263         }
3264
3265         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3266                 return (B_TRUE);
3267         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3268                 return (B_FALSE);
3269         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3270                 return (B_FALSE);
3271         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3272 }