]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r258632,258704: MFV r255255: 4045 zfs write throttle & i/o scheduler
[FreeBSD/stable/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  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39 #include <sys/trim_map.h>
40
41 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
42 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
43 static int zio_use_uma = 0;
44 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
45 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
46     "Use uma(9) for ZIO allocations");
47
48 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
49         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
50           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
51         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
52           "Number of successful TRIM requests" },
53         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
54           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
55         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
56           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
57 };
58
59 static kstat_t *zio_trim_ksp;
60
61 /*
62  * ==========================================================================
63  * I/O type descriptions
64  * ==========================================================================
65  */
66 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
67         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
68         "zio_ioctl"
69 };
70
71 /*
72  * ==========================================================================
73  * I/O kmem caches
74  * ==========================================================================
75  */
76 kmem_cache_t *zio_cache;
77 kmem_cache_t *zio_link_cache;
78 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
79 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
80
81 #ifdef _KERNEL
82 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
83 #endif
84 extern int zfs_mg_alloc_failures;
85
86 /*
87  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
88  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
89  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
90  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
91  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
92  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
93  * enough analysis has been done to determine optimal values.
94  *
95  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
96  * regular blocks are not deferred.
97  */
98 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
99 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
100 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
101     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
102 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
103 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
104 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
105     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
106 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
107 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
108 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
109     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
110
111 /*
112  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
113  * stage set or will have it later in its lifetime.
114  */
115 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
116
117 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
118
119 #ifdef ZFS_DEBUG
120 int zio_buf_debug_limit = 16384;
121 #else
122 int zio_buf_debug_limit = 0;
123 #endif
124
125 void
126 zio_init(void)
127 {
128         size_t c;
129         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
130             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
131         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
132             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
133
134         /*
135          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
136          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
137          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
138          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
139          */
140         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
141                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
142                 size_t p2 = size;
143                 size_t align = 0;
144                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
145
146                 while (p2 & (p2 - 1))
147                         p2 &= p2 - 1;
148
149 #ifdef illumos
150 #ifndef _KERNEL
151                 /*
152                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
153                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
154                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
155                  * page with a watched buffer.
156                  */
157                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
158                         continue;
159 #endif
160 #endif /* illumos */
161                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
162                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
163                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
164                         align = PAGESIZE;
165                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
166                         align = p2 >> 2;
167                 }
168
169                 if (align != 0) {
170                         char name[36];
171                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
172                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
173                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
174
175                         /*
176                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
177                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
178                          * stored with the buffers.
179                          */
180                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
181                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
182                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
183                             cflags | KMC_NOTOUCH);
184                 }
185         }
186
187         while (--c != 0) {
188                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
189                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
190                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
191
192                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
193                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
194                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
195         }
196
197         /*
198          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
199          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
200          */
201         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
202                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
203         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
204                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
205
206         zio_inject_init();
207
208         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
209             KSTAT_TYPE_NAMED,
210             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
211             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
212
213         if (zio_trim_ksp != NULL) {
214                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
215                 kstat_install(zio_trim_ksp);
216         }
217 }
218
219 void
220 zio_fini(void)
221 {
222         size_t c;
223         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
224         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
225
226         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
227                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
228                         last_cache = zio_buf_cache[c];
229                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
230                 }
231                 zio_buf_cache[c] = NULL;
232
233                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
234                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
235                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
236                 }
237                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
238         }
239
240         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
241         kmem_cache_destroy(zio_cache);
242
243         zio_inject_fini();
244
245         if (zio_trim_ksp != NULL) {
246                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
247                 zio_trim_ksp = NULL;
248         }
249 }
250
251 /*
252  * ==========================================================================
253  * Allocate and free I/O buffers
254  * ==========================================================================
255  */
256
257 /*
258  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
259  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
260  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
261  * excess / transient data in-core during a crashdump.
262  */
263 void *
264 zio_buf_alloc(size_t size)
265 {
266         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
267
268         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
269
270         if (zio_use_uma)
271                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
272         else
273                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
274 }
275
276 /*
277  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
278  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
279  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
280  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
281  */
282 void *
283 zio_data_buf_alloc(size_t size)
284 {
285         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
286
287         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
288
289         if (zio_use_uma)
290                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
291         else
292                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
293 }
294
295 void
296 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
297 {
298         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
299
300         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
301
302         if (zio_use_uma)
303                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
304         else
305                 kmem_free(buf, size);
306 }
307
308 void
309 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
310 {
311         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
312
313         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
314
315         if (zio_use_uma)
316                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
317         else
318                 kmem_free(buf, size);
319 }
320
321 /*
322  * ==========================================================================
323  * Push and pop I/O transform buffers
324  * ==========================================================================
325  */
326 static void
327 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
328         zio_transform_func_t *transform)
329 {
330         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
331
332         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
333         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
334         zt->zt_bufsize = bufsize;
335         zt->zt_transform = transform;
336
337         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
338         zio->io_transform_stack = zt;
339
340         zio->io_data = data;
341         zio->io_size = size;
342 }
343
344 static void
345 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
346 {
347         zio_transform_t *zt;
348
349         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
350                 if (zt->zt_transform != NULL)
351                         zt->zt_transform(zio,
352                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
353
354                 if (zt->zt_bufsize != 0)
355                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
356
357                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
358                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
359                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
360
361                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
362         }
363 }
364
365 /*
366  * ==========================================================================
367  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
368  * ==========================================================================
369  */
370 static void
371 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
372 {
373         ASSERT(zio->io_size > size);
374
375         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
376                 bcopy(zio->io_data, data, size);
377 }
378
379 static void
380 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
381 {
382         if (zio->io_error == 0 &&
383             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
384             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
385                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
386 }
387
388 /*
389  * ==========================================================================
390  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
391  * ==========================================================================
392  */
393 /*
394  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
395  *        continue calling these functions until they return NULL.
396  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
397  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
398  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
399  *        io_walk_link, which gets annoying.)
400  */
401 zio_t *
402 zio_walk_parents(zio_t *cio)
403 {
404         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
405         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
406
407         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
408         cio->io_walk_link = zl;
409
410         if (zl == NULL)
411                 return (NULL);
412
413         ASSERT(zl->zl_child == cio);
414         return (zl->zl_parent);
415 }
416
417 zio_t *
418 zio_walk_children(zio_t *pio)
419 {
420         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
421         list_t *cl = &pio->io_child_list;
422
423         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
424         pio->io_walk_link = zl;
425
426         if (zl == NULL)
427                 return (NULL);
428
429         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
430         return (zl->zl_child);
431 }
432
433 zio_t *
434 zio_unique_parent(zio_t *cio)
435 {
436         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
437
438         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
439         return (pio);
440 }
441
442 void
443 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
444 {
445         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
446
447         /*
448          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
449          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
450          * Vdev I/Os can only have vdev children.
451          * The following ASSERT captures all of these constraints.
452          */
453         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
454
455         zl->zl_parent = pio;
456         zl->zl_child = cio;
457
458         mutex_enter(&cio->io_lock);
459         mutex_enter(&pio->io_lock);
460
461         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
462
463         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
464                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
465
466         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
467         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
468
469         pio->io_child_count++;
470         cio->io_parent_count++;
471
472         mutex_exit(&pio->io_lock);
473         mutex_exit(&cio->io_lock);
474 }
475
476 static void
477 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
478 {
479         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
480         ASSERT(zl->zl_child == cio);
481
482         mutex_enter(&cio->io_lock);
483         mutex_enter(&pio->io_lock);
484
485         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
486         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
487
488         pio->io_child_count--;
489         cio->io_parent_count--;
490
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493
494         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
495 }
496
497 static boolean_t
498 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
499 {
500         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
501         boolean_t waiting = B_FALSE;
502
503         mutex_enter(&zio->io_lock);
504         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
505         if (*countp != 0) {
506                 zio->io_stage >>= 1;
507                 zio->io_stall = countp;
508                 waiting = B_TRUE;
509         }
510         mutex_exit(&zio->io_lock);
511
512         return (waiting);
513 }
514
515 static void
516 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
517 {
518         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
519         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
520
521         mutex_enter(&pio->io_lock);
522         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
523                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
524         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
525         ASSERT3U(*countp, >, 0);
526
527         (*countp)--;
528
529         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
530                 pio->io_stall = NULL;
531                 mutex_exit(&pio->io_lock);
532                 zio_execute(pio);
533         } else {
534                 mutex_exit(&pio->io_lock);
535         }
536 }
537
538 static void
539 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
540 {
541         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
542                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
543 }
544
545 /*
546  * ==========================================================================
547  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
548  * ==========================================================================
549  */
550 static zio_t *
551 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
552     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
553     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
554     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
555     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
556 {
557         zio_t *zio;
558
559         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
560         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
561         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
562
563         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
564         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
565         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
566
567         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
568         bzero(zio, sizeof (zio_t));
569
570         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
571         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
572
573         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
574             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
575         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
576             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
577
578         if (vd != NULL)
579                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
580         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
581                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
582         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
583                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
584         else
585                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
586
587         if (bp != NULL) {
588                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
589                 zio->io_bp_copy = *bp;
590                 zio->io_bp_orig = *bp;
591                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
592                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
593                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
594                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
595                         zio->io_logical = zio;
596                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
597                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
598         }
599
600         zio->io_spa = spa;
601         zio->io_txg = txg;
602         zio->io_done = done;
603         zio->io_private = private;
604         zio->io_type = type;
605         zio->io_priority = priority;
606         zio->io_vd = vd;
607         zio->io_offset = offset;
608         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
609         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
610         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
611         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
612         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
613
614         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
615         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
616
617         if (zb != NULL)
618                 zio->io_bookmark = *zb;
619
620         if (pio != NULL) {
621                 if (zio->io_logical == NULL)
622                         zio->io_logical = pio->io_logical;
623                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
624                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
625                 zio_add_child(pio, zio);
626         }
627
628         return (zio);
629 }
630
631 static void
632 zio_destroy(zio_t *zio)
633 {
634         list_destroy(&zio->io_parent_list);
635         list_destroy(&zio->io_child_list);
636         mutex_destroy(&zio->io_lock);
637         cv_destroy(&zio->io_cv);
638         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
639 }
640
641 zio_t *
642 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
643     void *private, enum zio_flag flags)
644 {
645         zio_t *zio;
646
647         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
648             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
649             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
650
651         return (zio);
652 }
653
654 zio_t *
655 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
656 {
657         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
658 }
659
660 zio_t *
661 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
662     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
663     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
664 {
665         zio_t *zio;
666
667         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
668             data, size, done, private,
669             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
670             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
671             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
672
673         return (zio);
674 }
675
676 zio_t *
677 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
678     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
679     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
680     void *private,
681     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
682 {
683         zio_t *zio;
684
685         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
686             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
687             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
688             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
689             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
690             zp->zp_level < 32 &&
691             zp->zp_copies > 0 &&
692             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
693
694         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
695             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
696             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
697             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
698
699         zio->io_ready = ready;
700         zio->io_physdone = physdone;
701         zio->io_prop = *zp;
702
703         return (zio);
704 }
705
706 zio_t *
707 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
708     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
709     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
710 {
711         zio_t *zio;
712
713         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
714             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
715             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
716
717         return (zio);
718 }
719
720 void
721 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
722 {
723         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
724         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
725         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
726         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
727
728         /*
729          * We must reset the io_prop to match the values that existed
730          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
731          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
732          */
733         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
734         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
735         zio->io_prop.zp_copies = copies;
736         zio->io_bp_override = bp;
737 }
738
739 void
740 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
741 {
742         metaslab_check_free(spa, bp);
743         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
744 }
745
746 zio_t *
747 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
748     uint64_t size, enum zio_flag flags)
749 {
750         zio_t *zio;
751
752         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
753             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
754
755         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
756         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
757         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
758
759         metaslab_check_free(spa, bp);
760         arc_freed(spa, bp);
761
762         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
763             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
764             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
765
766         return (zio);
767 }
768
769 zio_t *
770 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
771     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
772 {
773         zio_t *zio;
774
775         /*
776          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
777          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
778          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
779          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
780          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
781          * so that the SPA knows they're in use.
782          *
783          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
784          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
785          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
786          */
787         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
788         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
789         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
790
791         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
792             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
793             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
794
795         return (zio);
796 }
797
798 zio_t *
799 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
800     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
801     enum zio_flag flags)
802 {
803         zio_t *zio;
804         int c;
805
806         if (vd->vdev_children == 0) {
807                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
808                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, offset, NULL,
809                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
810
811                 zio->io_cmd = cmd;
812         } else {
813                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
814
815                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
816                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
817                             offset, size, done, private, flags));
818         }
819
820         return (zio);
821 }
822
823 zio_t *
824 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
825     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
826     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
827 {
828         zio_t *zio;
829
830         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
831         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
832             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
833         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
834
835         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
836             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
837             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
838
839         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
840
841         return (zio);
842 }
843
844 zio_t *
845 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
846     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
847     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
848 {
849         zio_t *zio;
850
851         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
852         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
853             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
854         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
855
856         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
857             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
858             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
859
860         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
861
862         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
863                 /*
864                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
865                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
866                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
867                  * being written to multiple places in parallel.
868                  */
869                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
870                 bcopy(data, wbuf, size);
871                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
872         }
873
874         return (zio);
875 }
876
877 /*
878  * Create a child I/O to do some work for us.
879  */
880 zio_t *
881 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
882         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
883         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
884 {
885         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
886         zio_t *zio;
887
888         ASSERT(vd->vdev_parent ==
889             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
890
891         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
892                 /*
893                  * If we have the bp, then the child should perform the
894                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
895                  * detection as close to the leaves as possible and
896                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
897                  */
898                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
899                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
900         }
901
902         if (vd->vdev_children == 0)
903                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
904
905         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
906
907         /*
908          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
909          * even if the original read was.
910          */
911         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
912                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
913
914         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
915             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
916             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
917
918         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
919         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
920                 zio->io_logical->io_phys_children++;
921
922         return (zio);
923 }
924
925 zio_t *
926 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
927         int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
928         zio_done_func_t *done, void *private)
929 {
930         zio_t *zio;
931
932         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
933
934         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
935             data, size, done, private, type, priority,
936             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
937             vd, offset, NULL,
938             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
939
940         return (zio);
941 }
942
943 void
944 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
945 {
946         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
947             NULL, NULL,
948             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
949 }
950
951 zio_t *
952 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
953 {
954
955         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
956
957         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
958             NULL, NULL,
959             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
960 }
961
962 void
963 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
964 {
965         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
966         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
967         ASSERT(size <= zio->io_size);
968
969         /*
970          * We don't shrink for raidz because of problems with the
971          * reconstruction when reading back less than the block size.
972          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
973          */
974         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
975         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
976                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
977 }
978
979 /*
980  * ==========================================================================
981  * Prepare to read and write logical blocks
982  * ==========================================================================
983  */
984
985 static int
986 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
987 {
988         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
989
990         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
991             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
992             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
993                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
994                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
995
996                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
997         }
998
999         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1000                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1001
1002         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1003                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1004
1005         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1006                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1007
1008         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1009 }
1010
1011 static int
1012 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1013 {
1014         spa_t *spa = zio->io_spa;
1015         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1016         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1017         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1018         uint64_t lsize = zio->io_size;
1019         uint64_t psize = lsize;
1020         int pass = 1;
1021
1022         /*
1023          * If our children haven't all reached the ready stage,
1024          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1025          */
1026         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1027             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1028                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1029
1030         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1031                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1032
1033         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1034
1035         if (zio->io_bp_override) {
1036                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1037                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1038
1039                 *bp = *zio->io_bp_override;
1040                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1041
1042                 /*
1043                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1044                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1045                  * has already occurred.
1046                  */
1047                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1048                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1049                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1050                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1051                 }
1052
1053                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1054
1055                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1056                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1057
1058                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1059                     zp->zp_dedup_verify);
1060
1061                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1062                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1063                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1064                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1065                 }
1066                 zio->io_bp_override = NULL;
1067                 BP_ZERO(bp);
1068         }
1069
1070         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1071                 /*
1072                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1073                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1074                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1075                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1076                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1077                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1078                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1079                  */
1080                 pass = spa_sync_pass(spa);
1081
1082                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1083                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1084                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1085
1086                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1087                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1088
1089                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1090                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1091                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1092         }
1093
1094         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1095                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1096                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1097                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1098                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1099                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1100                 } else {
1101                         ASSERT(psize < lsize);
1102                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1103                 }
1104         }
1105
1106         /*
1107          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1108          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1109          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1110          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1111          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1112          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1113          */
1114         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1115             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1116                 ASSERT(psize != 0);
1117                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1118                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1119                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1120         } else {
1121                 BP_ZERO(bp);
1122                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1123         }
1124
1125         if (psize == 0) {
1126                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1127         } else {
1128                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1129                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1130                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1131                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1132                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1133                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1134                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1135                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1136                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1137                 if (zp->zp_dedup) {
1138                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1139                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1140                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1141                 }
1142                 if (zp->zp_nopwrite) {
1143                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1144                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1145                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1146                 }
1147         }
1148
1149         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1150 }
1151
1152 static int
1153 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1154 {
1155         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1156
1157         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1158                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1159                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1160         }
1161
1162         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1163 }
1164
1165 /*
1166  * ==========================================================================
1167  * Execute the I/O pipeline
1168  * ==========================================================================
1169  */
1170
1171 static void
1172 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1173 {
1174         spa_t *spa = zio->io_spa;
1175         zio_type_t t = zio->io_type;
1176         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1177
1178         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1179
1180         /*
1181          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1182          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1183          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1184          */
1185         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1186                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1187
1188         /*
1189          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1190          */
1191         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1192                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1193
1194         /*
1195          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1196          * available.
1197          */
1198         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1199             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1200                 q++;
1201
1202         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1203
1204         /*
1205          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1206          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1207          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1208          */
1209 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1210         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1211 #else
1212         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1213 #endif
1214         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1215             flags, &zio->io_tqent);
1216 }
1217
1218 static boolean_t
1219 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1220 {
1221         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1222         spa_t *spa = zio->io_spa;
1223
1224         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1225                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1226                 uint_t i;
1227                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1228                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1229                                 return (B_TRUE);
1230                 }
1231         }
1232
1233         return (B_FALSE);
1234 }
1235
1236 static int
1237 zio_issue_async(zio_t *zio)
1238 {
1239         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1240
1241         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1242 }
1243
1244 void
1245 zio_interrupt(zio_t *zio)
1246 {
1247         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1248 }
1249
1250 /*
1251  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1252  *
1253  *      (1) the I/O completes
1254  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1255  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1256  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1257  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1258  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1259  *
1260  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1261  * burns a thread in cv_wait().
1262  *
1263  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1264  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1265  */
1266 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1267
1268 void
1269 zio_execute(zio_t *zio)
1270 {
1271         zio->io_executor = curthread;
1272
1273         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1274                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1275                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1276                 int rv;
1277
1278                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1279                 ASSERT(ISP2(stage));
1280                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1281
1282                 do {
1283                         stage <<= 1;
1284                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1285
1286                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1287
1288                 /*
1289                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1290                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1291                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1292                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1293                  *
1294                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1295                  * be sent to disk promptly.
1296                  */
1297                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1298                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1299                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1300                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1301                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1302                         return;
1303                 }
1304
1305                 zio->io_stage = stage;
1306                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1307
1308                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1309                         return;
1310
1311                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1312         }
1313 }
1314
1315 /*
1316  * ==========================================================================
1317  * Initiate I/O, either sync or async
1318  * ==========================================================================
1319  */
1320 int
1321 zio_wait(zio_t *zio)
1322 {
1323         int error;
1324
1325         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1326         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1327
1328         zio->io_waiter = curthread;
1329
1330         zio_execute(zio);
1331
1332         mutex_enter(&zio->io_lock);
1333         while (zio->io_executor != NULL)
1334                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1335         mutex_exit(&zio->io_lock);
1336
1337         error = zio->io_error;
1338         zio_destroy(zio);
1339
1340         return (error);
1341 }
1342
1343 void
1344 zio_nowait(zio_t *zio)
1345 {
1346         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1347
1348         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1349             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1350                 /*
1351                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1352                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1353                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1354                  */
1355                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1356
1357                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1358         }
1359
1360         zio_execute(zio);
1361 }
1362
1363 /*
1364  * ==========================================================================
1365  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1366  * ==========================================================================
1367  */
1368
1369 static void
1370 zio_reexecute(zio_t *pio)
1371 {
1372         zio_t *cio, *cio_next;
1373
1374         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1375         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1376         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1377         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1378
1379         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1380         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1381         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1382         pio->io_reexecute = 0;
1383         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1384         pio->io_error = 0;
1385         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1386                 pio->io_state[w] = 0;
1387         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1388                 pio->io_child_error[c] = 0;
1389
1390         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1391                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1392
1393         /*
1394          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1395          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1396          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1397          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1398          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1399          */
1400         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1401                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1402                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1403                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1404                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1405                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1406                 zio_reexecute(cio);
1407         }
1408
1409         /*
1410          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1411          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1412          * responsibility of the caller to wait on him.
1413          */
1414         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1415                 zio_execute(pio);
1416 }
1417
1418 void
1419 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1420 {
1421         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1422                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1423                     "failure and the failure mode property for this pool "
1424                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1425
1426         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1427
1428         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1429
1430         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1431                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1432                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1433                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1434
1435         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1436
1437         if (zio != NULL) {
1438                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1439                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1440                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1441                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1442                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1443                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1444         }
1445
1446         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1447 }
1448
1449 int
1450 zio_resume(spa_t *spa)
1451 {
1452         zio_t *pio;
1453
1454         /*
1455          * Reexecute all previously suspended i/o.
1456          */
1457         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1458         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1459         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1460         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1461         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1462         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1463
1464         if (pio == NULL)
1465                 return (0);
1466
1467         zio_reexecute(pio);
1468         return (zio_wait(pio));
1469 }
1470
1471 void
1472 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1473 {
1474         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1475         while (spa_suspended(spa))
1476                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1477         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1478 }
1479
1480 /*
1481  * ==========================================================================
1482  * Gang blocks.
1483  *
1484  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1485  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1486  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1487  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1488  * block from smaller fragments.
1489  *
1490  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1491  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1492  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1493  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1494  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1495  *
1496  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1497  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1498  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1499  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1500  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1501  *
1502  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1503  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1504  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1505  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1506  *
1507  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1508  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1509  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1510  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1511  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1512  * bps for every constituent of the gang block.
1513  *
1514  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1515  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1516  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1517  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1518  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1519  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1520  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1521  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1522  * gang header's blk_cksum as described above.
1523  *
1524  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1525  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1526  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1527  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1528  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1529  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1530  *
1531  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1532  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1533  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1534  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1535  *
1536  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1537  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1538  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1539  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1540  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1541  *
1542  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1543  * ==========================================================================
1544  */
1545
1546 static zio_t *
1547 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1548 {
1549         if (gn != NULL)
1550                 return (pio);
1551
1552         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1553             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1554             &pio->io_bookmark));
1555 }
1556
1557 zio_t *
1558 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1559 {
1560         zio_t *zio;
1561
1562         if (gn != NULL) {
1563                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1564                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1565                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1566                 /*
1567                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1568                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1569                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1570                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1571                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1572                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1573                  * this is just good hygiene.)
1574                  */
1575                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1576                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1577                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1578                 }
1579                 /*
1580                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1581                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1582                  */
1583                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1584                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1585         } else {
1586                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1587                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1588                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1589         }
1590
1591         return (zio);
1592 }
1593
1594 /* ARGSUSED */
1595 zio_t *
1596 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1597 {
1598         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1599             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1600             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1601 }
1602
1603 /* ARGSUSED */
1604 zio_t *
1605 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1606 {
1607         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1608             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1609 }
1610
1611 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1612         NULL,
1613         zio_read_gang,
1614         zio_rewrite_gang,
1615         zio_free_gang,
1616         zio_claim_gang,
1617         NULL
1618 };
1619
1620 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1621
1622 static zio_gang_node_t *
1623 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1624 {
1625         zio_gang_node_t *gn;
1626
1627         ASSERT(*gnpp == NULL);
1628
1629         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1630         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1631         *gnpp = gn;
1632
1633         return (gn);
1634 }
1635
1636 static void
1637 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1638 {
1639         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1640
1641         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1642                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1643
1644         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1645         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1646         *gnpp = NULL;
1647 }
1648
1649 static void
1650 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1651 {
1652         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1653
1654         if (gn == NULL)
1655                 return;
1656
1657         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1658                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1659
1660         zio_gang_node_free(gnpp);
1661 }
1662
1663 static void
1664 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1665 {
1666         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1667
1668         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1669         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1670
1671         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1672             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1673             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1674 }
1675
1676 static void
1677 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1678 {
1679         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1680         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1681         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1682
1683         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1684         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1685
1686         if (zio->io_error)
1687                 return;
1688
1689         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1690                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1691
1692         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1693         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1694         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1695
1696         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1697                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1698                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1699                         continue;
1700                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1701         }
1702 }
1703
1704 static void
1705 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1706 {
1707         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1708         zio_t *zio;
1709
1710         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1711         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1712         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1713
1714         /*
1715          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1716          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1717          */
1718         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1719
1720         if (gn != NULL) {
1721                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1722
1723                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1724                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1725                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1726                                 continue;
1727                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1728                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1729                 }
1730         }
1731
1732         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1733                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1734
1735         if (zio != pio)
1736                 zio_nowait(zio);
1737 }
1738
1739 static int
1740 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1741 {
1742         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1743
1744         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1745         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1746
1747         zio->io_gang_leader = zio;
1748
1749         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1750
1751         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1752 }
1753
1754 static int
1755 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1756 {
1757         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1758
1759         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1760                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1761
1762         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1763         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1764
1765         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1766                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1767         else
1768                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1769
1770         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1771
1772         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1773 }
1774
1775 static void
1776 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1777 {
1778         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1779         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1780         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1781         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1782         uint64_t asize;
1783
1784         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1785                 return;
1786
1787         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1788
1789         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1790         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1791         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1792         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1793         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1794
1795         mutex_enter(&pio->io_lock);
1796         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1797                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1798                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1799                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1800                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1801         }
1802         mutex_exit(&pio->io_lock);
1803 }
1804
1805 static int
1806 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1807 {
1808         spa_t *spa = pio->io_spa;
1809         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1810         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1811         zio_t *zio;
1812         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1813         zio_gbh_phys_t *gbh;
1814         uint64_t txg = pio->io_txg;
1815         uint64_t resid = pio->io_size;
1816         uint64_t lsize;
1817         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1818         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1819         zio_prop_t zp;
1820         int error;
1821
1822         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1823             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1824             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1825         if (error) {
1826                 pio->io_error = error;
1827                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1828         }
1829
1830         if (pio == gio) {
1831                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1832         } else {
1833                 gnpp = pio->io_private;
1834                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1835         }
1836
1837         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1838         gbh = gn->gn_gbh;
1839         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1840
1841         /*
1842          * Create the gang header.
1843          */
1844         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1845             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1846
1847         /*
1848          * Create and nowait the gang children.
1849          */
1850         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1851                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1852                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1853                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1854
1855                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1856                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1857                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1858                 zp.zp_level = 0;
1859                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1860                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1861                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1862                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1863
1864                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1865                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1866                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1867                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1868                     &pio->io_bookmark));
1869         }
1870
1871         /*
1872          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1873          */
1874         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1875
1876         zio_nowait(zio);
1877
1878         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1879 }
1880
1881 /*
1882  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1883  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1884  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1885  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1886  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1887  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1888  */
1889 static int
1890 zio_nop_write(zio_t *zio)
1891 {
1892         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1893         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1894         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1895
1896         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1897         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1898         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1899         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1900         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1901         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1902
1903         /*
1904          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1905          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1906          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1907          * allocate a new bp.
1908          */
1909         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1910             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1911             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1912             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1913             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1914             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1915                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1916
1917         /*
1918          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1919          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1920          */
1921         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1922                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1923                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1924                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1925                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1926                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1927                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1928
1929                 *bp = *bp_orig;
1930                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1931                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1932         }
1933
1934         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1935 }
1936
1937 /*
1938  * ==========================================================================
1939  * Dedup
1940  * ==========================================================================
1941  */
1942 static void
1943 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1944 {
1945         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1946         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1947         ddt_phys_t *ddp;
1948         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1949
1950         mutex_enter(&pio->io_lock);
1951         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1952         if (zio->io_error == 0)
1953                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1954         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1955                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1956         else
1957                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1958         mutex_exit(&pio->io_lock);
1959 }
1960
1961 static int
1962 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1963 {
1964         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1965
1966         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1967         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1968         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1969
1970         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1971                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1972                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1973                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1974                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1975                 blkptr_t blk;
1976
1977                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1978                 zio->io_vsd = dde;
1979
1980                 if (ddp_self == NULL)
1981                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1982
1983                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1984                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1985                                 continue;
1986                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1987                             &blk);
1988                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1989                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1990                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1991                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1992                             &zio->io_bookmark));
1993                 }
1994                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1995         }
1996
1997         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1998             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1999             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2000
2001         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2002 }
2003
2004 static int
2005 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2006 {
2007         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2008
2009         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2010                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2011
2012         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2013         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2014         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2015
2016         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2017                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2018                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2019                 if (ddt == NULL) {
2020                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2021                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2022                 }
2023                 if (dde == NULL) {
2024                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2025                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2026                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2027                 }
2028                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2029                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2030                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2031                 }
2032                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2033                 zio->io_vsd = NULL;
2034         }
2035
2036         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2037
2038         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2039 }
2040
2041 static boolean_t
2042 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2043 {
2044         spa_t *spa = zio->io_spa;
2045
2046         /*
2047          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2048          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2049          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2050          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2051          */
2052         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2053                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2054
2055                 if (lio != NULL) {
2056                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2057                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2058                             zio->io_orig_size) != 0);
2059                 }
2060         }
2061
2062         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2063                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2064
2065                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2066                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2067                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2068                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2069                         int error;
2070
2071                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2072
2073                         ddt_exit(ddt);
2074
2075                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2076                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2077                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2078                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2079
2080                         if (error == 0) {
2081                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2082                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2083                                     zio->io_orig_size) != 0)
2084                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2085                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2086                         }
2087
2088                         ddt_enter(ddt);
2089                         return (error != 0);
2090                 }
2091         }
2092
2093         return (B_FALSE);
2094 }
2095
2096 static void
2097 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2098 {
2099         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2100         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2101         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2102         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2103         zio_t *pio;
2104
2105         if (zio->io_error)
2106                 return;
2107
2108         ddt_enter(ddt);
2109
2110         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2111
2112         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2113
2114         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2115                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2116
2117         ddt_exit(ddt);
2118 }
2119
2120 static void
2121 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2122 {
2123         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2124         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2125         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2126         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2127
2128         ddt_enter(ddt);
2129
2130         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2131         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2132         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2133
2134         if (zio->io_error == 0) {
2135                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2136                         ddt_phys_addref(ddp);
2137         } else {
2138                 ddt_phys_clear(ddp);
2139         }
2140
2141         ddt_exit(ddt);
2142 }
2143
2144 static void
2145 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2146 {
2147         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2148         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2149         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2150         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2151         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2152         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2153         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2154
2155         ddt_enter(ddt);
2156
2157         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2158         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2159         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2160
2161         if (zio->io_error == 0) {
2162                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2163                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2164                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2165                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2166                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2167                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2168         }
2169
2170         ddt_exit(ddt);
2171 }
2172
2173 static int
2174 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2175 {
2176         spa_t *spa = zio->io_spa;
2177         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2178         uint64_t txg = zio->io_txg;
2179         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2180         int p = zp->zp_copies;
2181         int ditto_copies;
2182         zio_t *cio = NULL;
2183         zio_t *dio = NULL;
2184         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2185         ddt_entry_t *dde;
2186         ddt_phys_t *ddp;
2187
2188         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2189         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2190         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2191
2192         ddt_enter(ddt);
2193         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2194         ddp = &dde->dde_phys[p];
2195
2196         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2197                 /*
2198                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2199                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2200                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2201                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2202                  */
2203                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2204                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2205                         zio_pop_transforms(zio);
2206                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2207                         BP_ZERO(bp);
2208                 } else {
2209                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2210                 }
2211                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2212                 ddt_exit(ddt);
2213                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2214         }
2215
2216         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2217         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2218
2219         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2220             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2221                 zio_prop_t czp = *zp;
2222
2223                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2224
2225                 /*
2226                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2227                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2228                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2229                  * This is safe, because using the override bp is just an
2230                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2231                  */
2232                 if (zio->io_bp_override) {
2233                         zio_pop_transforms(zio);
2234                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2235                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2236                         zio->io_bp_override = NULL;
2237                         BP_ZERO(bp);
2238                         ddt_exit(ddt);
2239                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2240                 }
2241
2242                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2243                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2244                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2245                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2246
2247                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2248                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2249         }
2250
2251         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2252                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2253                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2254                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2255                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2256                 else
2257                         ddt_phys_addref(ddp);
2258         } else if (zio->io_bp_override) {
2259                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2260                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2261                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2262                 ddt_phys_addref(ddp);
2263         } else {
2264                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2265                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2266                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2267                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2268
2269                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2270                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2271         }
2272
2273         ddt_exit(ddt);
2274
2275         if (cio)
2276                 zio_nowait(cio);
2277         if (dio)
2278                 zio_nowait(dio);
2279
2280         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2281 }
2282
2283 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2284
2285 static int
2286 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2287 {
2288         spa_t *spa = zio->io_spa;
2289         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2290         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2291         ddt_entry_t *dde;
2292         ddt_phys_t *ddp;
2293
2294         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2295         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2296
2297         ddt_enter(ddt);
2298         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2299         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2300         ddt_phys_decref(ddp);
2301         ddt_exit(ddt);
2302
2303         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2304 }
2305
2306 /*
2307  * ==========================================================================
2308  * Allocate and free blocks
2309  * ==========================================================================
2310  */
2311 static int
2312 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2313 {
2314         spa_t *spa = zio->io_spa;
2315         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2316         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2317         int error;
2318         int flags = 0;
2319
2320         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2321                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2322                 zio->io_gang_leader = zio;
2323         }
2324
2325         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2326         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2327         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2328         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2329         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2330
2331         /*
2332          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2333          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2334          * the "fast" gang feature.
2335          */
2336         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2337         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2338             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2339         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2340             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2341
2342         if (error) {
2343                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2344                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2345                     error);
2346                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2347                         return (zio_write_gang_block(zio));
2348                 zio->io_error = error;
2349         }
2350
2351         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2352 }
2353
2354 static int
2355 zio_dva_free(zio_t *zio)
2356 {
2357         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2358
2359         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2360 }
2361
2362 static int
2363 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2364 {
2365         int error;
2366
2367         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2368         if (error)
2369                 zio->io_error = error;
2370
2371         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2372 }
2373
2374 /*
2375  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2376  * and we want to give back the block we just allocated.
2377  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2378  */
2379 static void
2380 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2381 {
2382         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2383         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2384
2385         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2386                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2387
2388         if (gn != NULL) {
2389                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2390                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2391                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2392                 }
2393         }
2394 }
2395
2396 /*
2397  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2398  */
2399 int
2400 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2401     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2402 {
2403         int error = 1;
2404
2405         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2406
2407         /*
2408          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2409          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2410          * when allocating them.
2411          */
2412         if (use_slog) {
2413                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2414                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2415                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2416         }
2417
2418         if (error) {
2419                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2420                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2421                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2422         }
2423
2424         if (error == 0) {
2425                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2426                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2427                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2428                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2429                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2430                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2431                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2432                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2433                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2434                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2435         }
2436
2437         return (error);
2438 }
2439
2440 /*
2441  * Free an intent log block.
2442  */
2443 void
2444 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2445 {
2446         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2447         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2448
2449         zio_free(spa, txg, bp);
2450 }
2451
2452 /*
2453  * ==========================================================================
2454  * Read, write and delete to physical devices
2455  * ==========================================================================
2456  */
2457 static int
2458 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2459 {
2460         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2461         uint64_t align;
2462         spa_t *spa = zio->io_spa;
2463
2464         ASSERT(zio->io_error == 0);
2465         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2466
2467         if (vd == NULL) {
2468                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2469                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2470
2471                 /*
2472                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2473                  */
2474                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2475         }
2476
2477         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2478                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2479                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2480         }
2481
2482         /*
2483          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2484          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2485          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2486          * characteristics:
2487          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2488          *      - any reads of user data
2489          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2490          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2491          */
2492         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2493             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2494             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2495             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2496                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2497                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2498                 if (old != new)
2499                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2500         }
2501
2502         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2503
2504         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2505                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2506                 char *abuf = NULL;
2507                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2508                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2509                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2510                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2511                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2512                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2513                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2514                 }
2515                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2516                     zio_subblock);
2517         }
2518
2519         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2520         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2521         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2522
2523         /*
2524          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2525          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2526          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2527          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2528          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2529          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2530          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2531          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2532          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2533          * The same logic applies to any form of nested replication:
2534          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2535          */
2536         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2537             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2538             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2539             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2540                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2541                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2542                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2543         }
2544
2545         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2546             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2547
2548                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2549                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2550
2551                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2552                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2553
2554                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2555                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2556                         zio_interrupt(zio);
2557                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2558                 }
2559         }
2560
2561         /*
2562          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2563          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2564          * only repair blocks that aren't freed.
2565          */
2566         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2567             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2568                 if (!trim_map_write_start(zio))
2569                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2570         }
2571
2572         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2573 }
2574
2575 static int
2576 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2577 {
2578         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2579         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2580         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2581
2582         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2583                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2584
2585         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2586             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2587
2588         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2589             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2590
2591                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2592                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2593                         trim_map_write_done(zio);
2594
2595                 vdev_queue_io_done(zio);
2596
2597                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2598                         vdev_cache_write(zio);
2599
2600                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2601                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2602                             zio, EIO);
2603
2604                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2605                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2606
2607                 if (zio->io_error) {
2608                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2609                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2610                         } else {
2611                                 unexpected_error = B_TRUE;
2612                         }
2613                 }
2614         }
2615
2616         ops->vdev_op_io_done(zio);
2617
2618         if (unexpected_error)
2619                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2620
2621         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2622 }
2623
2624 /*
2625  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2626  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2627  */
2628 static void
2629 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2630     const void *good_buf)
2631 {
2632         /* no processing needed */
2633         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2634 }
2635
2636 /*ARGSUSED*/
2637 void
2638 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2639 {
2640         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2641
2642         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2643
2644         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2645         zcr->zcr_cbdata = buf;
2646         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2647         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2648 }
2649
2650 static int
2651 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2652 {
2653         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2654
2655         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2656                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2657
2658         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2659                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2660
2661         if (zio->io_vsd != NULL) {
2662                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2663                 zio->io_vsd = NULL;
2664         }
2665
2666         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2667                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2668
2669         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2670                 switch (zio->io_error) {
2671                 case 0:
2672                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2673                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2674                         break;
2675                 case EOPNOTSUPP:
2676                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2677                         break;
2678                 default:
2679                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2680                         break;
2681                 }
2682
2683         /*
2684          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2685          *
2686          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2687          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2688          */
2689         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2690             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2691                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2692                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2693                 zio->io_error = 0;
2694                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2695                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2696                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2697                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2698                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2699                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2700         }
2701
2702         /*
2703          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2704          * if the device is not accessible at all.
2705          */
2706         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2707             !vdev_accessible(vd, zio))
2708                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2709
2710         /*
2711          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2712          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2713          */
2714         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2715             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2716                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2717         }
2718
2719         if (zio->io_error)
2720                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2721
2722         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2723             zio->io_physdone != NULL) {
2724                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2725                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2726                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2727         }
2728
2729         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2730 }
2731
2732 void
2733 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2734 {
2735         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2736         ASSERT(zio->io_error == 0);
2737
2738         zio->io_stage >>= 1;
2739 }
2740
2741 void
2742 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2743 {
2744         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2745
2746         zio->io_stage >>= 1;
2747 }
2748
2749 void
2750 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2751 {
2752         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2753         ASSERT(zio->io_error == 0);
2754
2755         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2756         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2757 }
2758
2759 /*
2760  * ==========================================================================
2761  * Generate and verify checksums
2762  * ==========================================================================
2763  */
2764 static int
2765 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2766 {
2767         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2768         enum zio_checksum checksum;
2769
2770         if (bp == NULL) {
2771                 /*
2772                  * This is zio_write_phys().
2773                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2774                  */
2775                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2776
2777                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2778                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2779
2780                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2781         } else {
2782                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2783                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2784                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2785                 } else {
2786                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2787                 }
2788         }
2789
2790         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2791
2792         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2793 }
2794
2795 static int
2796 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2797 {
2798         zio_bad_cksum_t info;
2799         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2800         int error;
2801
2802         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2803
2804         if (bp == NULL) {
2805                 /*
2806                  * This is zio_read_phys().
2807                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2808                  */
2809                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2810                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2811
2812                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2813         }
2814
2815         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2816                 zio->io_error = error;
2817                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2818                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2819                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2820                             zio->io_size, NULL, &info);
2821                 }
2822         }
2823
2824         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2825 }
2826
2827 /*
2828  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2829  */
2830 void
2831 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2832 {
2833         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2834 }
2835
2836 /*
2837  * ==========================================================================
2838  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2839  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2840  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2841  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2842  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2843  * ==========================================================================
2844  */
2845 int
2846 zio_worst_error(int e1, int e2)
2847 {
2848         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2849         int r1, r2;
2850
2851         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2852                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2853                         break;
2854
2855         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2856                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2857                         break;
2858
2859         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2860 }
2861
2862 /*
2863  * ==========================================================================
2864  * I/O completion
2865  * ==========================================================================
2866  */
2867 static int
2868 zio_ready(zio_t *zio)
2869 {
2870         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2871         zio_t *pio, *pio_next;
2872
2873         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2874             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2875                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2876
2877         if (zio->io_ready) {
2878                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2879                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2880                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2881                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2882
2883                 zio->io_ready(zio);
2884         }
2885
2886         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2887                 zio->io_bp_copy = *bp;
2888
2889         if (zio->io_error)
2890                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2891
2892         mutex_enter(&zio->io_lock);
2893         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2894         pio = zio_walk_parents(zio);
2895         mutex_exit(&zio->io_lock);
2896
2897         /*
2898          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2899          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2900          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2901          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2902          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2903          */
2904         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2905                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2906                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2907         }
2908
2909         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2910                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2911                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2912                 } else {
2913                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2914                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2915                 }
2916         }
2917
2918         if (zio_injection_enabled &&
2919             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2920                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2921
2922         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2923 }
2924
2925 static int
2926 zio_done(zio_t *zio)
2927 {
2928         spa_t *spa = zio->io_spa;
2929         zio_t *lio = zio->io_logical;
2930         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2931         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2932         uint64_t psize = zio->io_size;
2933         zio_t *pio, *pio_next;
2934
2935         /*
2936          * If our children haven't all completed,
2937          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2938          */
2939         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2940             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2941             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2942             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2943                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2944
2945         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2946                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2947                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2948
2949         if (bp != NULL) {
2950                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2951                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2952                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2953                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2954                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2955                     zio->io_bp_override == NULL &&
2956                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2957                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2958                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2959                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2960                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2961                 }
2962                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
2963                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
2964         }
2965
2966         /*
2967          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2968          */
2969         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2970         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2971         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2972
2973         /*
2974          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2975          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2976          */
2977         if (zio->io_error == 0) {
2978                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2979                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2980                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2981                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
2982                         char *abuf = zio->io_data;
2983
2984                         if (asize != psize) {
2985                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2986                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
2987                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
2988                         }
2989
2990                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2991                         zcr->zcr_next = NULL;
2992                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2993                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2994
2995                         if (asize != psize)
2996                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2997                 }
2998         }
2999
3000         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3001
3002         vdev_stat_update(zio, psize);
3003
3004         if (zio->io_error) {
3005                 /*
3006                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3007                  * generate an error message describing the I/O failure
3008                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3009                  * device is currently unavailable.
3010                  */
3011                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3012                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3013
3014                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3015                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3016                     zio == lio) {
3017                         /*
3018                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3019                          * error and generate a logical data ereport.
3020                          */
3021                         spa_log_error(spa, zio);
3022                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3023                             0, 0);
3024                 }
3025         }
3026
3027         if (zio->io_error && zio == lio) {
3028                 /*
3029                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3030                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3031                  */
3032                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3033                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3034
3035                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3036                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3037                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3038                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3039                         else
3040                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3041                 }
3042
3043                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3044                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3045                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3046                     zio->io_error == ENXIO &&
3047                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3048                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3049                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3050
3051                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3052                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3053
3054                 /*
3055                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3056                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3057                  * based on checksums.  It also might be a good place
3058                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3059                  * processing.
3060                  */
3061         }
3062
3063         /*
3064          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3065          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3066          * errors with errors that happened to the zio itself when
3067          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3068          */
3069         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3070
3071         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3072             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3073             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3074                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3075
3076         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3077
3078         /*
3079          * Godfather I/Os should never suspend.
3080          */
3081         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3082             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3083                 zio->io_reexecute = 0;
3084
3085         if (zio->io_reexecute) {
3086                 /*
3087                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3088                  *
3089                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3090                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3091                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3092                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3093                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3094                  *
3095                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3096                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3097                  * parents not executing until children are ready.
3098                  */
3099                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3100
3101                 zio->io_gang_leader = NULL;
3102
3103                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3104                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3105                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3106
3107                 /*
3108                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3109                  * not a true parent to them. It will track them through
3110                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3111                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3112                  * I/O to return status without blocking.
3113                  */
3114                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3115                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3116                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3117
3118                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3119                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3120                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3121                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3122                         }
3123                 }
3124
3125                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3126                         /*
3127                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3128                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3129                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3130                          */
3131                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3132                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3133                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3134                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3135                         /*
3136                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3137                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3138                          */
3139                         zio_suspend(spa, zio);
3140                 } else {
3141                         /*
3142                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3143                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3144                          */
3145 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3146                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3147 #else
3148                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3149 #endif
3150                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3151                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3152                             0, &zio->io_tqent);
3153                 }
3154                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3155         }
3156
3157         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3158         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3159         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3160
3161         /*
3162          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3163          */
3164         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3165                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3166                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3167                 zcr->zcr_next = NULL;
3168                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3169                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3170         }
3171
3172         /*
3173          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3174          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3175          * such, cannot acquire any new parents.
3176          */
3177         if (zio->io_done)
3178                 zio->io_done(zio);
3179
3180         mutex_enter(&zio->io_lock);
3181         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3182         mutex_exit(&zio->io_lock);
3183
3184         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3185                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3186                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3187                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3188                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3189         }
3190
3191         if (zio->io_waiter != NULL) {
3192                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3193                 zio->io_executor = NULL;
3194                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3195                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3196         } else {
3197                 zio_destroy(zio);
3198         }
3199
3200         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3201 }
3202
3203 /*
3204  * ==========================================================================
3205  * I/O pipeline definition
3206  * ==========================================================================
3207  */
3208 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3209         NULL,
3210         zio_read_bp_init,
3211         zio_free_bp_init,
3212         zio_issue_async,
3213         zio_write_bp_init,
3214         zio_checksum_generate,
3215         zio_nop_write,
3216         zio_ddt_read_start,
3217         zio_ddt_read_done,
3218         zio_ddt_write,
3219         zio_ddt_free,
3220         zio_gang_assemble,
3221         zio_gang_issue,
3222         zio_dva_allocate,
3223         zio_dva_free,
3224         zio_dva_claim,
3225         zio_ready,
3226         zio_vdev_io_start,
3227         zio_vdev_io_done,
3228         zio_vdev_io_assess,
3229         zio_checksum_verify,
3230         zio_done
3231 };
3232
3233 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3234 boolean_t
3235 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3236     const zbookmark_t *zb2)
3237 {
3238         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3239
3240         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3241         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3242
3243         /*
3244          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3245          * everything else.
3246          */
3247         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3248                 return (B_TRUE);
3249
3250         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3251         if (dnp == NULL)
3252                 return (B_FALSE);
3253
3254         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3255             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3256
3257         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3258             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3259
3260         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3261                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3262                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3263                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3264         }
3265
3266         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3267                 return (B_TRUE);
3268         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3269                 return (B_FALSE);
3270         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3271                 return (B_FALSE);
3272         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3273 }