]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
Added ZFS TRIM support which is enabled by default. To disable
[FreeBSD/stable/9.git] / sys / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2013 by Delphix. All rights reserved.
24  */
25
26 #include <sys/zfs_context.h>
27 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
28 #include <sys/spa.h>
29 #include <sys/txg.h>
30 #include <sys/spa_impl.h>
31 #include <sys/vdev_impl.h>
32 #include <sys/zio_impl.h>
33 #include <sys/zio_compress.h>
34 #include <sys/zio_checksum.h>
35 #include <sys/dmu_objset.h>
36 #include <sys/arc.h>
37 #include <sys/ddt.h>
38 #include <sys/trim_map.h>
39
40 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
41 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
42 static int zio_use_uma = 0;
43 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
44 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
45     "Use uma(9) for ZIO allocations");
46
47 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
48         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
49           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
50         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
51           "Number of successful TRIM requests" },
52         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
53           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
54         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
55           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
56 };
57
58 static kstat_t *zio_trim_ksp;
59
60 /*
61  * ==========================================================================
62  * I/O priority table
63  * ==========================================================================
64  */
65 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
66         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
67         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
68         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
69         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
70         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
71         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
72         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
73         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
74         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
75         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
76         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
77         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
78         30,     /* ZIO_PRIORITY_TRIM            */
79 };
80
81 /*
82  * ==========================================================================
83  * I/O type descriptions
84  * ==========================================================================
85  */
86 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
87         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
88         "zio_ioctl"
89 };
90
91 /*
92  * ==========================================================================
93  * I/O kmem caches
94  * ==========================================================================
95  */
96 kmem_cache_t *zio_cache;
97 kmem_cache_t *zio_link_cache;
98 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
99 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
100
101 #ifdef _KERNEL
102 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
103 #endif
104 extern int zfs_mg_alloc_failures;
105
106 /*
107  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
108  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
109  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
110  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
111  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
112  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
113  * enough analysis has been done to determine optimal values.
114  *
115  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
116  * regular blocks are not deferred.
117  */
118 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
119 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
120 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
121     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
122 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
123 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
124 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
125     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
126 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
127 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
128 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
129     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
130
131 /*
132  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
133  * stage set or will have it later in its lifetime.
134  */
135 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
136
137 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
138
139 #ifdef ZFS_DEBUG
140 int zio_buf_debug_limit = 16384;
141 #else
142 int zio_buf_debug_limit = 0;
143 #endif
144
145 void
146 zio_init(void)
147 {
148         size_t c;
149         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
150             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
151         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
152             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
153
154         /*
155          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
156          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
157          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
158          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
159          */
160         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
161                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
162                 size_t p2 = size;
163                 size_t align = 0;
164                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
165
166                 while (p2 & (p2 - 1))
167                         p2 &= p2 - 1;
168
169 #ifdef illumos
170 #ifndef _KERNEL
171                 /*
172                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
173                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
174                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
175                  * page with a watched buffer.
176                  */
177                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
178                         continue;
179 #endif
180 #endif /* illumos */
181                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
182                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
183                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
184                         align = PAGESIZE;
185                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
186                         align = p2 >> 2;
187                 }
188
189                 if (align != 0) {
190                         char name[36];
191                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
192                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
193                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
194
195                         /*
196                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
197                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
198                          * stored with the buffers.
199                          */
200                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
201                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
202                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
203                             cflags | KMC_NOTOUCH);
204                 }
205         }
206
207         while (--c != 0) {
208                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
209                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
210                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
211
212                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
213                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
214                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
215         }
216
217         /*
218          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
219          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
220          */
221         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
222                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
223         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
224                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
225
226         zio_inject_init();
227
228         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
229             KSTAT_TYPE_NAMED,
230             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
231             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
232
233         if (zio_trim_ksp != NULL) {
234                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
235                 kstat_install(zio_trim_ksp);
236         }
237 }
238
239 void
240 zio_fini(void)
241 {
242         size_t c;
243         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
244         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
245
246         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
247                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
248                         last_cache = zio_buf_cache[c];
249                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
250                 }
251                 zio_buf_cache[c] = NULL;
252
253                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
254                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
255                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
256                 }
257                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
258         }
259
260         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
261         kmem_cache_destroy(zio_cache);
262
263         zio_inject_fini();
264
265         if (zio_trim_ksp != NULL) {
266                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
267                 zio_trim_ksp = NULL;
268         }
269 }
270
271 /*
272  * ==========================================================================
273  * Allocate and free I/O buffers
274  * ==========================================================================
275  */
276
277 /*
278  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
279  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
280  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
281  * excess / transient data in-core during a crashdump.
282  */
283 void *
284 zio_buf_alloc(size_t size)
285 {
286         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
287
288         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
289
290         if (zio_use_uma)
291                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
292         else
293                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
294 }
295
296 /*
297  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
298  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
299  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
300  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
301  */
302 void *
303 zio_data_buf_alloc(size_t size)
304 {
305         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
306
307         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
308
309         if (zio_use_uma)
310                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
311         else
312                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
313 }
314
315 void
316 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
317 {
318         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
319
320         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
321
322         if (zio_use_uma)
323                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
324         else
325                 kmem_free(buf, size);
326 }
327
328 void
329 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
330 {
331         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
332
333         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
334
335         if (zio_use_uma)
336                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
337         else
338                 kmem_free(buf, size);
339 }
340
341 /*
342  * ==========================================================================
343  * Push and pop I/O transform buffers
344  * ==========================================================================
345  */
346 static void
347 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
348         zio_transform_func_t *transform)
349 {
350         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
351
352         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
353         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
354         zt->zt_bufsize = bufsize;
355         zt->zt_transform = transform;
356
357         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
358         zio->io_transform_stack = zt;
359
360         zio->io_data = data;
361         zio->io_size = size;
362 }
363
364 static void
365 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
366 {
367         zio_transform_t *zt;
368
369         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
370                 if (zt->zt_transform != NULL)
371                         zt->zt_transform(zio,
372                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
373
374                 if (zt->zt_bufsize != 0)
375                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
376
377                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
378                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
379                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
380
381                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
382         }
383 }
384
385 /*
386  * ==========================================================================
387  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
388  * ==========================================================================
389  */
390 static void
391 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
392 {
393         ASSERT(zio->io_size > size);
394
395         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
396                 bcopy(zio->io_data, data, size);
397 }
398
399 static void
400 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
401 {
402         if (zio->io_error == 0 &&
403             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
404             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
405                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
406 }
407
408 /*
409  * ==========================================================================
410  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
411  * ==========================================================================
412  */
413 /*
414  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
415  *        continue calling these functions until they return NULL.
416  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
417  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
418  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
419  *        io_walk_link, which gets annoying.)
420  */
421 zio_t *
422 zio_walk_parents(zio_t *cio)
423 {
424         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
425         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
426
427         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
428         cio->io_walk_link = zl;
429
430         if (zl == NULL)
431                 return (NULL);
432
433         ASSERT(zl->zl_child == cio);
434         return (zl->zl_parent);
435 }
436
437 zio_t *
438 zio_walk_children(zio_t *pio)
439 {
440         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
441         list_t *cl = &pio->io_child_list;
442
443         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
444         pio->io_walk_link = zl;
445
446         if (zl == NULL)
447                 return (NULL);
448
449         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
450         return (zl->zl_child);
451 }
452
453 zio_t *
454 zio_unique_parent(zio_t *cio)
455 {
456         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
457
458         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
459         return (pio);
460 }
461
462 void
463 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
464 {
465         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
466
467         /*
468          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
469          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
470          * Vdev I/Os can only have vdev children.
471          * The following ASSERT captures all of these constraints.
472          */
473         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
474
475         zl->zl_parent = pio;
476         zl->zl_child = cio;
477
478         mutex_enter(&cio->io_lock);
479         mutex_enter(&pio->io_lock);
480
481         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
482
483         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
484                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
485
486         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
487         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
488
489         pio->io_child_count++;
490         cio->io_parent_count++;
491
492         mutex_exit(&pio->io_lock);
493         mutex_exit(&cio->io_lock);
494 }
495
496 static void
497 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
498 {
499         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
500         ASSERT(zl->zl_child == cio);
501
502         mutex_enter(&cio->io_lock);
503         mutex_enter(&pio->io_lock);
504
505         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
506         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
507
508         pio->io_child_count--;
509         cio->io_parent_count--;
510
511         mutex_exit(&pio->io_lock);
512         mutex_exit(&cio->io_lock);
513
514         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
515 }
516
517 static boolean_t
518 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
519 {
520         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
521         boolean_t waiting = B_FALSE;
522
523         mutex_enter(&zio->io_lock);
524         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
525         if (*countp != 0) {
526                 zio->io_stage >>= 1;
527                 zio->io_stall = countp;
528                 waiting = B_TRUE;
529         }
530         mutex_exit(&zio->io_lock);
531
532         return (waiting);
533 }
534
535 static void
536 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
537 {
538         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
539         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
540
541         mutex_enter(&pio->io_lock);
542         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
543                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
544         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
545         ASSERT3U(*countp, >, 0);
546         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
547                 pio->io_stall = NULL;
548                 mutex_exit(&pio->io_lock);
549                 zio_execute(pio);
550         } else {
551                 mutex_exit(&pio->io_lock);
552         }
553 }
554
555 static void
556 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
557 {
558         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
559                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
560 }
561
562 /*
563  * ==========================================================================
564  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
565  * ==========================================================================
566  */
567 static zio_t *
568 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
569     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
570     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
571     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
572     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
573 {
574         zio_t *zio;
575
576         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
577         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
578         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
579
580         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
581         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
582         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
583
584         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
585         bzero(zio, sizeof (zio_t));
586
587         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
588         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
589
590         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
591             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
592         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
593             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
594
595         if (vd != NULL)
596                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
597         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
598                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
599         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
600                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
601         else
602                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
603
604         if (bp != NULL) {
605                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
606                 zio->io_bp_copy = *bp;
607                 zio->io_bp_orig = *bp;
608                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
609                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
610                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
611                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
612                         zio->io_logical = zio;
613                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
614                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
615         }
616
617         zio->io_spa = spa;
618         zio->io_txg = txg;
619         zio->io_done = done;
620         zio->io_private = private;
621         zio->io_type = type;
622         zio->io_priority = priority;
623         zio->io_vd = vd;
624         zio->io_offset = offset;
625         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
626         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
627         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
628         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
629         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
630
631         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
632         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
633
634         if (zb != NULL)
635                 zio->io_bookmark = *zb;
636
637         if (pio != NULL) {
638                 if (zio->io_logical == NULL)
639                         zio->io_logical = pio->io_logical;
640                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
641                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
642                 zio_add_child(pio, zio);
643         }
644
645         return (zio);
646 }
647
648 static void
649 zio_destroy(zio_t *zio)
650 {
651         list_destroy(&zio->io_parent_list);
652         list_destroy(&zio->io_child_list);
653         mutex_destroy(&zio->io_lock);
654         cv_destroy(&zio->io_cv);
655         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
656 }
657
658 zio_t *
659 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
660     void *private, enum zio_flag flags)
661 {
662         zio_t *zio;
663
664         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
665             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
666             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
667
668         return (zio);
669 }
670
671 zio_t *
672 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
673 {
674         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
675 }
676
677 zio_t *
678 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
679     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
680     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
681 {
682         zio_t *zio;
683
684         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
685             data, size, done, private,
686             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
687             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
688             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
689
690         return (zio);
691 }
692
693 zio_t *
694 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
695     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
696     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
697     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
698 {
699         zio_t *zio;
700
701         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
702             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
703             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
704             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
705             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
706             zp->zp_level < 32 &&
707             zp->zp_copies > 0 &&
708             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
709
710         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
711             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
712             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
713             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
714
715         zio->io_ready = ready;
716         zio->io_prop = *zp;
717
718         return (zio);
719 }
720
721 zio_t *
722 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
723     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
724     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
725 {
726         zio_t *zio;
727
728         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
729             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
730             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
731
732         return (zio);
733 }
734
735 void
736 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
737 {
738         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
739         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
740         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
741         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
742
743         /*
744          * We must reset the io_prop to match the values that existed
745          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
746          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
747          */
748         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
749         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
750         zio->io_prop.zp_copies = copies;
751         zio->io_bp_override = bp;
752 }
753
754 void
755 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
756 {
757         metaslab_check_free(spa, bp);
758         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
759 }
760
761 zio_t *
762 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
763     uint64_t size, enum zio_flag flags)
764 {
765         zio_t *zio;
766
767         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
768             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
769
770         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
771         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
772         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
773
774         metaslab_check_free(spa, bp);
775
776         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
777             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
778             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
779
780         return (zio);
781 }
782
783 zio_t *
784 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
785     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
786 {
787         zio_t *zio;
788
789         /*
790          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
791          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
792          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
793          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
794          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
795          * so that the SPA knows they're in use.
796          *
797          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
798          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
799          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
800          */
801         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
802         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
803         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
804
805         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
806             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
807             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
808
809         return (zio);
810 }
811
812 zio_t *
813 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
814     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
815     enum zio_flag flags)
816 {
817         zio_t *zio;
818         int c;
819
820         if (vd->vdev_children == 0) {
821                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
822                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, offset, NULL,
823                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
824
825                 zio->io_cmd = cmd;
826         } else {
827                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
828
829                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
830                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
831                             offset, size, done, private, priority, flags));
832         }
833
834         return (zio);
835 }
836
837 zio_t *
838 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
839     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
840     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
841 {
842         zio_t *zio;
843
844         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
845         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
846             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
847         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
848
849         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
850             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
851             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
852
853         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
854
855         return (zio);
856 }
857
858 zio_t *
859 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
860     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
861     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
862 {
863         zio_t *zio;
864
865         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
866         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
867             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
868         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
869
870         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
871             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
872             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
873
874         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
875
876         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
877                 /*
878                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
879                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
880                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
881                  * being written to multiple places in parallel.
882                  */
883                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
884                 bcopy(data, wbuf, size);
885                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
886         }
887
888         return (zio);
889 }
890
891 /*
892  * Create a child I/O to do some work for us.
893  */
894 zio_t *
895 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
896         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
897         zio_done_func_t *done, void *private)
898 {
899         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
900         zio_t *zio;
901
902         ASSERT(vd->vdev_parent ==
903             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
904
905         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
906                 /*
907                  * If we have the bp, then the child should perform the
908                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
909                  * detection as close to the leaves as possible and
910                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
911                  */
912                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
913                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
914         }
915
916         if (vd->vdev_children == 0)
917                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
918
919         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
920
921         /*
922          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
923          * even if the original read was.
924          */
925         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
926                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
927
928         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
929             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
930             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
931
932         return (zio);
933 }
934
935 zio_t *
936 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
937         int type, int priority, enum zio_flag flags,
938         zio_done_func_t *done, void *private)
939 {
940         zio_t *zio;
941
942         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
943
944         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
945             data, size, done, private, type, priority,
946             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
947             vd, offset, NULL,
948             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
949
950         return (zio);
951 }
952
953 void
954 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
955 {
956         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
957             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
958             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
959 }
960
961 zio_t *
962 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
963 {
964
965         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
966
967         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
968             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_TRIM,
969             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
970 }
971
972 void
973 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
974 {
975         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
976         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
977         ASSERT(size <= zio->io_size);
978
979         /*
980          * We don't shrink for raidz because of problems with the
981          * reconstruction when reading back less than the block size.
982          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
983          */
984         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
985         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
986                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
987 }
988
989 /*
990  * ==========================================================================
991  * Prepare to read and write logical blocks
992  * ==========================================================================
993  */
994
995 static int
996 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
997 {
998         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
999
1000         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1001             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1002             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1003                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1004                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1005
1006                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1007         }
1008
1009         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1010                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1011
1012         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1013                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1014
1015         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1016                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1017
1018         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1019 }
1020
1021 static int
1022 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1023 {
1024         spa_t *spa = zio->io_spa;
1025         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1026         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1027         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1028         uint64_t lsize = zio->io_size;
1029         uint64_t psize = lsize;
1030         int pass = 1;
1031
1032         /*
1033          * If our children haven't all reached the ready stage,
1034          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1035          */
1036         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1037             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1038                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1039
1040         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1041                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1042
1043         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1044
1045         if (zio->io_bp_override) {
1046                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1047                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1048
1049                 *bp = *zio->io_bp_override;
1050                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1051
1052                 /*
1053                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1054                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1055                  * has already occurred.
1056                  */
1057                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1058                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1059                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1060                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1061                 }
1062
1063                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1064
1065                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1066                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1067
1068                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1069                     zp->zp_dedup_verify);
1070
1071                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1072                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1073                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1074                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1075                 }
1076                 zio->io_bp_override = NULL;
1077                 BP_ZERO(bp);
1078         }
1079
1080         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1081                 /*
1082                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1083                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1084                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1085                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1086                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1087                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1088                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1089                  */
1090                 pass = spa_sync_pass(spa);
1091
1092                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1093                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1094                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1095
1096                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1097                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1098
1099                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1100                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1101                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1102         }
1103
1104         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1105                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1106                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1107                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1108                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1109                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1110                 } else {
1111                         ASSERT(psize < lsize);
1112                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1113                 }
1114         }
1115
1116         /*
1117          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1118          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1119          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1120          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1121          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1122          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1123          */
1124         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1125             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1126                 ASSERT(psize != 0);
1127                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1128                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1129                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1130         } else {
1131                 BP_ZERO(bp);
1132                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1133         }
1134
1135         if (psize == 0) {
1136                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1137         } else {
1138                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1139                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1140                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1141                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1142                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1143                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1144                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1145                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1146                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1147                 if (zp->zp_dedup) {
1148                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1149                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1150                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1151                 }
1152                 if (zp->zp_nopwrite) {
1153                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1154                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1155                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1156                 }
1157         }
1158
1159         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1160 }
1161
1162 static int
1163 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1164 {
1165         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1166
1167         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1168                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1169                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1170         }
1171
1172         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1173 }
1174
1175 /*
1176  * ==========================================================================
1177  * Execute the I/O pipeline
1178  * ==========================================================================
1179  */
1180
1181 static void
1182 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
1183 {
1184         spa_t *spa = zio->io_spa;
1185         zio_type_t t = zio->io_type;
1186         int flags = TQ_SLEEP | (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1187
1188         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1189
1190         /*
1191          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1192          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1193          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1194          */
1195         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1196                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1197
1198         /*
1199          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1200          */
1201         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1202                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1203
1204         /*
1205          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
1206          */
1207         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1208             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
1209                 q++;
1210
1211         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1212 #ifdef _KERNEL
1213         (void) taskq_dispatch_safe(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1214             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_task);
1215 #else
1216         (void) taskq_dispatch(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1217             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags);
1218 #endif
1219 }
1220
1221 static boolean_t
1222 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
1223 {
1224         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1225         spa_t *spa = zio->io_spa;
1226
1227         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
1228                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
1229                         return (B_TRUE);
1230
1231         return (B_FALSE);
1232 }
1233
1234 static int
1235 zio_issue_async(zio_t *zio)
1236 {
1237         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1238
1239         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1240 }
1241
1242 void
1243 zio_interrupt(zio_t *zio)
1244 {
1245         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1246 }
1247
1248 /*
1249  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1250  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
1251  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
1252  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
1253  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
1254  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
1255  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
1256  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait().
1257  *
1258  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1259  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1260  */
1261 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1262
1263 void
1264 zio_execute(zio_t *zio)
1265 {
1266         zio->io_executor = curthread;
1267
1268         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1269                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1270                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1271                 int rv;
1272
1273                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1274                 ASSERT(ISP2(stage));
1275                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1276
1277                 do {
1278                         stage <<= 1;
1279                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1280
1281                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1282
1283                 /*
1284                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1285                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1286                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1287                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1288                  *
1289                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1290                  * be sent to disk promptly.
1291                  */
1292                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1293                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1294                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1295                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1296                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1297                         return;
1298                 }
1299
1300                 zio->io_stage = stage;
1301                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1302
1303                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1304                         return;
1305
1306                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1307         }
1308 }
1309
1310 /*
1311  * ==========================================================================
1312  * Initiate I/O, either sync or async
1313  * ==========================================================================
1314  */
1315 int
1316 zio_wait(zio_t *zio)
1317 {
1318         int error;
1319
1320         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1321         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1322
1323         zio->io_waiter = curthread;
1324
1325         zio_execute(zio);
1326
1327         mutex_enter(&zio->io_lock);
1328         while (zio->io_executor != NULL)
1329                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1330         mutex_exit(&zio->io_lock);
1331
1332         error = zio->io_error;
1333         zio_destroy(zio);
1334
1335         return (error);
1336 }
1337
1338 void
1339 zio_nowait(zio_t *zio)
1340 {
1341         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1342
1343         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1344             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1345                 /*
1346                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1347                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1348                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1349                  */
1350                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1351
1352                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1353         }
1354
1355         zio_execute(zio);
1356 }
1357
1358 /*
1359  * ==========================================================================
1360  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1361  * ==========================================================================
1362  */
1363
1364 static void
1365 zio_reexecute(zio_t *pio)
1366 {
1367         zio_t *cio, *cio_next;
1368
1369         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1370         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1371         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1372         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1373
1374         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1375         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1376         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1377         pio->io_reexecute = 0;
1378         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1379         pio->io_error = 0;
1380         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1381                 pio->io_state[w] = 0;
1382         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1383                 pio->io_child_error[c] = 0;
1384
1385         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1386                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1387
1388         /*
1389          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1390          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1391          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1392          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1393          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1394          */
1395         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1396                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1397                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1398                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1399                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1400                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1401                 zio_reexecute(cio);
1402         }
1403
1404         /*
1405          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1406          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1407          * responsibility of the caller to wait on him.
1408          */
1409         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1410                 zio_execute(pio);
1411 }
1412
1413 void
1414 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1415 {
1416         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1417                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1418                     "failure and the failure mode property for this pool "
1419                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1420
1421         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1422
1423         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1424
1425         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1426                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1427                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1428                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1429
1430         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1431
1432         if (zio != NULL) {
1433                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1434                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1435                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1436                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1437                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1438                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1439         }
1440
1441         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1442 }
1443
1444 int
1445 zio_resume(spa_t *spa)
1446 {
1447         zio_t *pio;
1448
1449         /*
1450          * Reexecute all previously suspended i/o.
1451          */
1452         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1453         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1454         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1455         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1456         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1457         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1458
1459         if (pio == NULL)
1460                 return (0);
1461
1462         zio_reexecute(pio);
1463         return (zio_wait(pio));
1464 }
1465
1466 void
1467 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1468 {
1469         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1470         while (spa_suspended(spa))
1471                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1472         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1473 }
1474
1475 /*
1476  * ==========================================================================
1477  * Gang blocks.
1478  *
1479  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1480  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1481  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1482  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1483  * block from smaller fragments.
1484  *
1485  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1486  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1487  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1488  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1489  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1490  *
1491  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1492  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1493  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1494  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1495  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1496  *
1497  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1498  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1499  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1500  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1501  *
1502  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1503  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1504  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1505  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1506  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1507  * bps for every constituent of the gang block.
1508  *
1509  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1510  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1511  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1512  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1513  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1514  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1515  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1516  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1517  * gang header's blk_cksum as described above.
1518  *
1519  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1520  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1521  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1522  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1523  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1524  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1525  *
1526  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1527  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1528  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1529  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1530  *
1531  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1532  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1533  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1534  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1535  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1536  *
1537  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1538  * ==========================================================================
1539  */
1540
1541 static zio_t *
1542 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1543 {
1544         if (gn != NULL)
1545                 return (pio);
1546
1547         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1548             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1549             &pio->io_bookmark));
1550 }
1551
1552 zio_t *
1553 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1554 {
1555         zio_t *zio;
1556
1557         if (gn != NULL) {
1558                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1559                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1560                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1561                 /*
1562                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1563                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1564                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1565                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1566                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1567                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1568                  * this is just good hygiene.)
1569                  */
1570                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1571                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1572                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1573                 }
1574                 /*
1575                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1576                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1577                  */
1578                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1579                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1580         } else {
1581                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1582                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1583                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1584         }
1585
1586         return (zio);
1587 }
1588
1589 /* ARGSUSED */
1590 zio_t *
1591 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1592 {
1593         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1594             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1595             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1596 }
1597
1598 /* ARGSUSED */
1599 zio_t *
1600 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1601 {
1602         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1603             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1604 }
1605
1606 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1607         NULL,
1608         zio_read_gang,
1609         zio_rewrite_gang,
1610         zio_free_gang,
1611         zio_claim_gang,
1612         NULL
1613 };
1614
1615 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1616
1617 static zio_gang_node_t *
1618 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1619 {
1620         zio_gang_node_t *gn;
1621
1622         ASSERT(*gnpp == NULL);
1623
1624         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1625         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1626         *gnpp = gn;
1627
1628         return (gn);
1629 }
1630
1631 static void
1632 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1633 {
1634         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1635
1636         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1637                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1638
1639         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1640         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1641         *gnpp = NULL;
1642 }
1643
1644 static void
1645 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1646 {
1647         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1648
1649         if (gn == NULL)
1650                 return;
1651
1652         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1653                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1654
1655         zio_gang_node_free(gnpp);
1656 }
1657
1658 static void
1659 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1660 {
1661         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1662
1663         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1664         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1665
1666         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1667             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1668             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1669 }
1670
1671 static void
1672 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1673 {
1674         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1675         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1676         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1677
1678         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1679         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1680
1681         if (zio->io_error)
1682                 return;
1683
1684         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1685                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1686
1687         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1688         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1689         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1690
1691         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1692                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1693                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1694                         continue;
1695                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1696         }
1697 }
1698
1699 static void
1700 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1701 {
1702         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1703         zio_t *zio;
1704
1705         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1706         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1707         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1708
1709         /*
1710          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1711          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1712          */
1713         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1714
1715         if (gn != NULL) {
1716                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1717
1718                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1719                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1720                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1721                                 continue;
1722                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1723                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1724                 }
1725         }
1726
1727         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1728                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1729
1730         if (zio != pio)
1731                 zio_nowait(zio);
1732 }
1733
1734 static int
1735 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1736 {
1737         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1738
1739         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1740         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1741
1742         zio->io_gang_leader = zio;
1743
1744         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1745
1746         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1747 }
1748
1749 static int
1750 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1751 {
1752         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1753
1754         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1755                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1756
1757         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1758         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1759
1760         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1761                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1762         else
1763                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1764
1765         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1766
1767         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1768 }
1769
1770 static void
1771 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1772 {
1773         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1774         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1775         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1776         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1777         uint64_t asize;
1778
1779         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1780                 return;
1781
1782         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1783
1784         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1785         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1786         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1787         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1788         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1789
1790         mutex_enter(&pio->io_lock);
1791         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1792                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1793                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1794                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1795                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1796         }
1797         mutex_exit(&pio->io_lock);
1798 }
1799
1800 static int
1801 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1802 {
1803         spa_t *spa = pio->io_spa;
1804         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1805         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1806         zio_t *zio;
1807         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1808         zio_gbh_phys_t *gbh;
1809         uint64_t txg = pio->io_txg;
1810         uint64_t resid = pio->io_size;
1811         uint64_t lsize;
1812         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1813         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1814         zio_prop_t zp;
1815         int error;
1816
1817         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1818             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1819             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1820         if (error) {
1821                 pio->io_error = error;
1822                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1823         }
1824
1825         if (pio == gio) {
1826                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1827         } else {
1828                 gnpp = pio->io_private;
1829                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1830         }
1831
1832         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1833         gbh = gn->gn_gbh;
1834         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1835
1836         /*
1837          * Create the gang header.
1838          */
1839         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1840             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1841
1842         /*
1843          * Create and nowait the gang children.
1844          */
1845         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1846                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1847                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1848                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1849
1850                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1851                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1852                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1853                 zp.zp_level = 0;
1854                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1855                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1856                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1857                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1858
1859                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1860                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1861                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1862                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1863                     &pio->io_bookmark));
1864         }
1865
1866         /*
1867          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1868          */
1869         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1870
1871         zio_nowait(zio);
1872
1873         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1874 }
1875
1876 /*
1877  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1878  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1879  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1880  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1881  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1882  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1883  */
1884 static int
1885 zio_nop_write(zio_t *zio)
1886 {
1887         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1888         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1889         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1890
1891         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1892         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1893         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1894         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1895         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1896         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1897
1898         /*
1899          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1900          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1901          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1902          * allocate a new bp.
1903          */
1904         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1905             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1906             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1907             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1908             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1909             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1910                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1911
1912         /*
1913          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1914          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1915          */
1916         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1917                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1918                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1919                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1920                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1921                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1922                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1923
1924                 *bp = *bp_orig;
1925                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1926                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1927         }
1928
1929         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1930 }
1931
1932 /*
1933  * ==========================================================================
1934  * Dedup
1935  * ==========================================================================
1936  */
1937 static void
1938 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1939 {
1940         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1941         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1942         ddt_phys_t *ddp;
1943         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1944
1945         mutex_enter(&pio->io_lock);
1946         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1947         if (zio->io_error == 0)
1948                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1949         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1950                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1951         else
1952                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1953         mutex_exit(&pio->io_lock);
1954 }
1955
1956 static int
1957 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1958 {
1959         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1960
1961         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1962         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1963         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1964
1965         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1966                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1967                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1968                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1969                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1970                 blkptr_t blk;
1971
1972                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1973                 zio->io_vsd = dde;
1974
1975                 if (ddp_self == NULL)
1976                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1977
1978                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1979                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1980                                 continue;
1981                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1982                             &blk);
1983                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1984                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1985                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1986                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1987                             &zio->io_bookmark));
1988                 }
1989                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1990         }
1991
1992         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1993             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1994             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
1995
1996         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1997 }
1998
1999 static int
2000 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2001 {
2002         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2003
2004         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2005                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2006
2007         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2008         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2009         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2010
2011         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2012                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2013                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2014                 if (ddt == NULL) {
2015                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2016                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2017                 }
2018                 if (dde == NULL) {
2019                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2020                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2021                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2022                 }
2023                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2024                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2025                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2026                 }
2027                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2028                 zio->io_vsd = NULL;
2029         }
2030
2031         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2032
2033         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2034 }
2035
2036 static boolean_t
2037 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2038 {
2039         spa_t *spa = zio->io_spa;
2040
2041         /*
2042          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2043          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2044          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2045          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2046          */
2047         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2048                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2049
2050                 if (lio != NULL) {
2051                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2052                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2053                             zio->io_orig_size) != 0);
2054                 }
2055         }
2056
2057         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2058                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2059
2060                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2061                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2062                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2063                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2064                         int error;
2065
2066                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2067
2068                         ddt_exit(ddt);
2069
2070                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2071                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2072                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2073                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2074
2075                         if (error == 0) {
2076                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2077                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2078                                     zio->io_orig_size) != 0)
2079                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2080                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2081                         }
2082
2083                         ddt_enter(ddt);
2084                         return (error != 0);
2085                 }
2086         }
2087
2088         return (B_FALSE);
2089 }
2090
2091 static void
2092 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2093 {
2094         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2095         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2096         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2097         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2098         zio_t *pio;
2099
2100         if (zio->io_error)
2101                 return;
2102
2103         ddt_enter(ddt);
2104
2105         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2106
2107         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2108
2109         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2110                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2111
2112         ddt_exit(ddt);
2113 }
2114
2115 static void
2116 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2117 {
2118         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2119         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2120         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2121         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2122
2123         ddt_enter(ddt);
2124
2125         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2126         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2127         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2128
2129         if (zio->io_error == 0) {
2130                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2131                         ddt_phys_addref(ddp);
2132         } else {
2133                 ddt_phys_clear(ddp);
2134         }
2135
2136         ddt_exit(ddt);
2137 }
2138
2139 static void
2140 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2141 {
2142         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2143         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2144         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2145         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2146         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2147         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2148         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2149
2150         ddt_enter(ddt);
2151
2152         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2153         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2154         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2155
2156         if (zio->io_error == 0) {
2157                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2158                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2159                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2160                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2161                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2162                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2163         }
2164
2165         ddt_exit(ddt);
2166 }
2167
2168 static int
2169 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2170 {
2171         spa_t *spa = zio->io_spa;
2172         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2173         uint64_t txg = zio->io_txg;
2174         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2175         int p = zp->zp_copies;
2176         int ditto_copies;
2177         zio_t *cio = NULL;
2178         zio_t *dio = NULL;
2179         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2180         ddt_entry_t *dde;
2181         ddt_phys_t *ddp;
2182
2183         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2184         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2185         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2186
2187         ddt_enter(ddt);
2188         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2189         ddp = &dde->dde_phys[p];
2190
2191         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2192                 /*
2193                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2194                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2195                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2196                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2197                  */
2198                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2199                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2200                         zio_pop_transforms(zio);
2201                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2202                         BP_ZERO(bp);
2203                 } else {
2204                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2205                 }
2206                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2207                 ddt_exit(ddt);
2208                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2209         }
2210
2211         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2212         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2213
2214         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2215             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2216                 zio_prop_t czp = *zp;
2217
2218                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2219
2220                 /*
2221                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2222                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2223                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2224                  * This is safe, because using the override bp is just an
2225                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2226                  */
2227                 if (zio->io_bp_override) {
2228                         zio_pop_transforms(zio);
2229                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2230                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2231                         zio->io_bp_override = NULL;
2232                         BP_ZERO(bp);
2233                         ddt_exit(ddt);
2234                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2235                 }
2236
2237                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2238                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2239                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2240                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2241
2242                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2243                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2244         }
2245
2246         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2247                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2248                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2249                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2250                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2251                 else
2252                         ddt_phys_addref(ddp);
2253         } else if (zio->io_bp_override) {
2254                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2255                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2256                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2257                 ddt_phys_addref(ddp);
2258         } else {
2259                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2260                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2261                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2262                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2263
2264                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2265                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2266         }
2267
2268         ddt_exit(ddt);
2269
2270         if (cio)
2271                 zio_nowait(cio);
2272         if (dio)
2273                 zio_nowait(dio);
2274
2275         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2276 }
2277
2278 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2279
2280 static int
2281 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2282 {
2283         spa_t *spa = zio->io_spa;
2284         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2285         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2286         ddt_entry_t *dde;
2287         ddt_phys_t *ddp;
2288
2289         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2290         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2291
2292         ddt_enter(ddt);
2293         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2294         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2295         ddt_phys_decref(ddp);
2296         ddt_exit(ddt);
2297
2298         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2299 }
2300
2301 /*
2302  * ==========================================================================
2303  * Allocate and free blocks
2304  * ==========================================================================
2305  */
2306 static int
2307 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2308 {
2309         spa_t *spa = zio->io_spa;
2310         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2311         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2312         int error;
2313         int flags = 0;
2314
2315         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2316                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2317                 zio->io_gang_leader = zio;
2318         }
2319
2320         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2321         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2322         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2323         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2324         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2325
2326         /*
2327          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2328          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2329          * the "fast" gang feature.
2330          */
2331         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2332         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2333             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2334         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2335             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2336
2337         if (error) {
2338                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2339                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2340                     error);
2341                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2342                         return (zio_write_gang_block(zio));
2343                 zio->io_error = error;
2344         }
2345
2346         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2347 }
2348
2349 static int
2350 zio_dva_free(zio_t *zio)
2351 {
2352         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2353
2354         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2355 }
2356
2357 static int
2358 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2359 {
2360         int error;
2361
2362         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2363         if (error)
2364                 zio->io_error = error;
2365
2366         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2367 }
2368
2369 /*
2370  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2371  * and we want to give back the block we just allocated.
2372  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2373  */
2374 static void
2375 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2376 {
2377         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2378         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2379
2380         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2381                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2382
2383         if (gn != NULL) {
2384                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2385                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2386                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2387                 }
2388         }
2389 }
2390
2391 /*
2392  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2393  */
2394 int
2395 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2396     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2397 {
2398         int error = 1;
2399
2400         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2401
2402         /*
2403          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2404          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2405          * when allocating them.
2406          */
2407         if (use_slog) {
2408                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2409                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2410                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2411         }
2412
2413         if (error) {
2414                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2415                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2416                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2417         }
2418
2419         if (error == 0) {
2420                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2421                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2422                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2423                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2424                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2425                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2426                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2427                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2428                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2429                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2430         }
2431
2432         return (error);
2433 }
2434
2435 /*
2436  * Free an intent log block.
2437  */
2438 void
2439 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2440 {
2441         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2442         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2443
2444         zio_free(spa, txg, bp);
2445 }
2446
2447 /*
2448  * ==========================================================================
2449  * Read, write and delete to physical devices
2450  * ==========================================================================
2451  */
2452 static int
2453 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2454 {
2455         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2456         uint64_t align;
2457         spa_t *spa = zio->io_spa;
2458
2459         ASSERT(zio->io_error == 0);
2460         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2461
2462         if (vd == NULL) {
2463                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2464                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2465
2466                 /*
2467                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2468                  */
2469                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2470         }
2471
2472         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2473                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2474                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2475         }
2476
2477         /*
2478          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2479          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2480          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2481          * characteristics:
2482          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2483          *      - any reads of user data
2484          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2485          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2486          */
2487         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2488             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2489             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2490             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2491                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2492                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2493                 if (old != new)
2494                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2495         }
2496
2497         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2498
2499         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2500                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2501                 char *abuf = NULL;
2502                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2503                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2504                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2505                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2506                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2507                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2508                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2509                 }
2510                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2511                     zio_subblock);
2512         }
2513
2514         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2515         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2516         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2517
2518         /*
2519          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2520          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2521          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2522          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2523          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2524          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2525          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2526          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2527          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2528          * The same logic applies to any form of nested replication:
2529          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2530          */
2531         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2532             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2533             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2534             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2535                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2536                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2537                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2538         }
2539
2540         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2541             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2542
2543                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2544                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2545
2546                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2547                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2548
2549                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2550                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2551                         zio_interrupt(zio);
2552                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2553                 }
2554         }
2555
2556         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2557                 if (!trim_map_write_start(zio))
2558                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2559         }
2560
2561         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2562 }
2563
2564 static int
2565 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2566 {
2567         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2568         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2569         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2570
2571         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2572                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2573
2574         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2575             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2576
2577         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2578             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2579                 trim_map_write_done(zio);
2580         }
2581
2582         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2583             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2584
2585                 vdev_queue_io_done(zio);
2586
2587                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2588                         vdev_cache_write(zio);
2589
2590                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2591                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2592                             zio, EIO);
2593
2594                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2595                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2596
2597                 if (zio->io_error) {
2598                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2599                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2600                         } else {
2601                                 unexpected_error = B_TRUE;
2602                         }
2603                 }
2604         }
2605
2606         ops->vdev_op_io_done(zio);
2607
2608         if (unexpected_error)
2609                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2610
2611         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2612 }
2613
2614 /*
2615  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2616  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2617  */
2618 static void
2619 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2620     const void *good_buf)
2621 {
2622         /* no processing needed */
2623         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2624 }
2625
2626 /*ARGSUSED*/
2627 void
2628 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2629 {
2630         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2631
2632         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2633
2634         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2635         zcr->zcr_cbdata = buf;
2636         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2637         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2638 }
2639
2640 static int
2641 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2642 {
2643         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2644
2645         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2646                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2647
2648         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2649                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2650
2651         if (zio->io_vsd != NULL) {
2652                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2653                 zio->io_vsd = NULL;
2654         }
2655
2656         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2657                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2658
2659         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2660                 switch (zio->io_error) {
2661                 case 0:
2662                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2663                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2664                         break;
2665                 case EOPNOTSUPP:
2666                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2667                         break;
2668                 default:
2669                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2670                         break;
2671                 }
2672
2673         /*
2674          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2675          *
2676          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2677          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2678          */
2679         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2680             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2681                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2682                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2683                 zio->io_error = 0;
2684                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2685                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2686                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2687                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2688                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2689                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2690         }
2691
2692         /*
2693          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2694          * if the device is not accessible at all.
2695          */
2696         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2697             !vdev_accessible(vd, zio))
2698                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2699
2700         /*
2701          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2702          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2703          */
2704         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2705             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2706                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2707         }
2708
2709         if (zio->io_error)
2710                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2711
2712         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2713 }
2714
2715 void
2716 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2717 {
2718         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2719         ASSERT(zio->io_error == 0);
2720
2721         zio->io_stage >>= 1;
2722 }
2723
2724 void
2725 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2726 {
2727         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2728
2729         zio->io_stage >>= 1;
2730 }
2731
2732 void
2733 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2734 {
2735         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2736         ASSERT(zio->io_error == 0);
2737
2738         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2739         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2740 }
2741
2742 /*
2743  * ==========================================================================
2744  * Generate and verify checksums
2745  * ==========================================================================
2746  */
2747 static int
2748 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2749 {
2750         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2751         enum zio_checksum checksum;
2752
2753         if (bp == NULL) {
2754                 /*
2755                  * This is zio_write_phys().
2756                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2757                  */
2758                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2759
2760                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2761                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2762
2763                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2764         } else {
2765                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2766                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2767                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2768                 } else {
2769                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2770                 }
2771         }
2772
2773         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2774
2775         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2776 }
2777
2778 static int
2779 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2780 {
2781         zio_bad_cksum_t info;
2782         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2783         int error;
2784
2785         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2786
2787         if (bp == NULL) {
2788                 /*
2789                  * This is zio_read_phys().
2790                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2791                  */
2792                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2793                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2794
2795                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2796         }
2797
2798         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2799                 zio->io_error = error;
2800                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2801                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2802                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2803                             zio->io_size, NULL, &info);
2804                 }
2805         }
2806
2807         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2808 }
2809
2810 /*
2811  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2812  */
2813 void
2814 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2815 {
2816         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2817 }
2818
2819 /*
2820  * ==========================================================================
2821  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2822  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2823  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2824  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2825  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2826  * ==========================================================================
2827  */
2828 int
2829 zio_worst_error(int e1, int e2)
2830 {
2831         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2832         int r1, r2;
2833
2834         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2835                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2836                         break;
2837
2838         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2839                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2840                         break;
2841
2842         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2843 }
2844
2845 /*
2846  * ==========================================================================
2847  * I/O completion
2848  * ==========================================================================
2849  */
2850 static int
2851 zio_ready(zio_t *zio)
2852 {
2853         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2854         zio_t *pio, *pio_next;
2855
2856         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2857             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2858                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2859
2860         if (zio->io_ready) {
2861                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2862                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2863                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2864                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2865
2866                 zio->io_ready(zio);
2867         }
2868
2869         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2870                 zio->io_bp_copy = *bp;
2871
2872         if (zio->io_error)
2873                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2874
2875         mutex_enter(&zio->io_lock);
2876         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2877         pio = zio_walk_parents(zio);
2878         mutex_exit(&zio->io_lock);
2879
2880         /*
2881          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2882          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2883          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2884          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2885          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2886          */
2887         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2888                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2889                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2890         }
2891
2892         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2893                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2894                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2895                 } else {
2896                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2897                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2898                 }
2899         }
2900
2901         if (zio_injection_enabled &&
2902             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2903                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2904
2905         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2906 }
2907
2908 static int
2909 zio_done(zio_t *zio)
2910 {
2911         spa_t *spa = zio->io_spa;
2912         zio_t *lio = zio->io_logical;
2913         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2914         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2915         uint64_t psize = zio->io_size;
2916         zio_t *pio, *pio_next;
2917
2918         /*
2919          * If our children haven't all completed,
2920          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2921          */
2922         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2923             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2924             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2925             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2926                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2927
2928         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2929                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2930                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2931
2932         if (bp != NULL) {
2933                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2934                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2935                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2936                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2937                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2938                     zio->io_bp_override == NULL &&
2939                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2940                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2941                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2942                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2943                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2944                 }
2945                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2946                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2947         }
2948
2949         /*
2950          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2951          */
2952         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2953         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2954         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2955
2956         /*
2957          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2958          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2959          */
2960         if (zio->io_error == 0) {
2961                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2962                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2963                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2964                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2965                         char *abuf = zio->io_data;
2966
2967                         if (asize != psize) {
2968                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2969                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2970                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2971                         }
2972
2973                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2974                         zcr->zcr_next = NULL;
2975                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2976                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2977
2978                         if (asize != psize)
2979                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2980                 }
2981         }
2982
2983         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2984
2985         vdev_stat_update(zio, psize);
2986
2987         if (zio->io_error) {
2988                 /*
2989                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2990                  * generate an error message describing the I/O failure
2991                  * at the block level.  We ignore these errors if the
2992                  * device is currently unavailable.
2993                  */
2994                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
2995                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
2996
2997                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
2998                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
2999                     zio == lio) {
3000                         /*
3001                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3002                          * error and generate a logical data ereport.
3003                          */
3004                         spa_log_error(spa, zio);
3005                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3006                             0, 0);
3007                 }
3008         }
3009
3010         if (zio->io_error && zio == lio) {
3011                 /*
3012                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3013                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3014                  */
3015                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3016                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3017
3018                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3019                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3020                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3021                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3022                         else
3023                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3024                 }
3025
3026                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3027                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3028                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3029                     zio->io_error == ENXIO &&
3030                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3031                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3032                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3033
3034                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3035                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3036
3037                 /*
3038                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3039                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3040                  * based on checksums.  It also might be a good place
3041                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3042                  * processing.
3043                  */
3044         }
3045
3046         /*
3047          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3048          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3049          * errors with errors that happened to the zio itself when
3050          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3051          */
3052         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3053
3054         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3055             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3056             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3057                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3058
3059         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3060
3061         /*
3062          * Godfather I/Os should never suspend.
3063          */
3064         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3065             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3066                 zio->io_reexecute = 0;
3067
3068         if (zio->io_reexecute) {
3069                 /*
3070                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3071                  *
3072                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3073                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3074                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3075                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3076                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3077                  *
3078                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3079                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3080                  * parents not executing until children are ready.
3081                  */
3082                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3083
3084                 zio->io_gang_leader = NULL;
3085
3086                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3087                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3088                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3089
3090                 /*
3091                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3092                  * not a true parent to them. It will track them through
3093                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3094                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3095                  * I/O to return status without blocking.
3096                  */
3097                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3098                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3099                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3100
3101                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3102                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3103                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3104                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3105                         }
3106                 }
3107
3108                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3109                         /*
3110                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3111                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3112                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3113                          */
3114                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3115                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3116                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3117                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3118                         /*
3119                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3120                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3121                          */
3122                         zio_suspend(spa, zio);
3123                 } else {
3124                         /*
3125                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3126                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3127                          */
3128 #ifdef _KERNEL
3129                         (void) taskq_dispatch_safe(
3130                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3131                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP,
3132                             &zio->io_task);
3133 #else
3134                         (void) taskq_dispatch(
3135                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3136                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
3137 #endif
3138                 }
3139                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3140         }
3141
3142         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3143         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3144         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3145
3146         /*
3147          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3148          */
3149         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3150                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3151                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3152                 zcr->zcr_next = NULL;
3153                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3154                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3155         }
3156
3157         /*
3158          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3159          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3160          * such, cannot acquire any new parents.
3161          */
3162         if (zio->io_done)
3163                 zio->io_done(zio);
3164
3165         mutex_enter(&zio->io_lock);
3166         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3167         mutex_exit(&zio->io_lock);
3168
3169         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3170                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3171                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3172                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3173                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3174         }
3175
3176         if (zio->io_waiter != NULL) {
3177                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3178                 zio->io_executor = NULL;
3179                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3180                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3181         } else {
3182                 zio_destroy(zio);
3183         }
3184
3185         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3186 }
3187
3188 /*
3189  * ==========================================================================
3190  * I/O pipeline definition
3191  * ==========================================================================
3192  */
3193 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3194         NULL,
3195         zio_read_bp_init,
3196         zio_free_bp_init,
3197         zio_issue_async,
3198         zio_write_bp_init,
3199         zio_checksum_generate,
3200         zio_nop_write,
3201         zio_ddt_read_start,
3202         zio_ddt_read_done,
3203         zio_ddt_write,
3204         zio_ddt_free,
3205         zio_gang_assemble,
3206         zio_gang_issue,
3207         zio_dva_allocate,
3208         zio_dva_free,
3209         zio_dva_claim,
3210         zio_ready,
3211         zio_vdev_io_start,
3212         zio_vdev_io_done,
3213         zio_vdev_io_assess,
3214         zio_checksum_verify,
3215         zio_done
3216 };
3217
3218 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3219 boolean_t
3220 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3221     const zbookmark_t *zb2)
3222 {
3223         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3224
3225         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3226         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3227
3228         /*
3229          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3230          * everything else.
3231          */
3232         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3233                 return (B_TRUE);
3234
3235         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3236         if (dnp == NULL)
3237                 return (B_FALSE);
3238
3239         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3240             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3241
3242         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3243             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3244
3245         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3246                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3247                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3248                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3249         }
3250
3251         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3252                 return (B_TRUE);
3253         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3254                 return (B_FALSE);
3255         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3256                 return (B_FALSE);
3257         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3258 }