]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r260150: MFV r259170:
[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 #include <sys/zfeature.h>
41
42 SYSCTL_DECL(_vfs_zfs);
43 SYSCTL_NODE(_vfs_zfs, OID_AUTO, zio, CTLFLAG_RW, 0, "ZFS ZIO");
44 static int zio_use_uma = 0;
45 TUNABLE_INT("vfs.zfs.zio.use_uma", &zio_use_uma);
46 SYSCTL_INT(_vfs_zfs_zio, OID_AUTO, use_uma, CTLFLAG_RDTUN, &zio_use_uma, 0,
47     "Use uma(9) for ZIO allocations");
48
49 zio_trim_stats_t zio_trim_stats = {
50         { "bytes",              KSTAT_DATA_UINT64,
51           "Number of bytes successfully TRIMmed" },
52         { "success",            KSTAT_DATA_UINT64,
53           "Number of successful TRIM requests" },
54         { "unsupported",        KSTAT_DATA_UINT64,
55           "Number of TRIM requests that failed because TRIM is not supported" },
56         { "failed",             KSTAT_DATA_UINT64,
57           "Number of TRIM requests that failed for reasons other than not supported" },
58 };
59
60 static kstat_t *zio_trim_ksp;
61
62 /*
63  * ==========================================================================
64  * I/O type descriptions
65  * ==========================================================================
66  */
67 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
68         "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
69         "zio_ioctl"
70 };
71
72 /*
73  * ==========================================================================
74  * I/O kmem caches
75  * ==========================================================================
76  */
77 kmem_cache_t *zio_cache;
78 kmem_cache_t *zio_link_cache;
79 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
80 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
81
82 #ifdef _KERNEL
83 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
84 #endif
85 extern int zfs_mg_alloc_failures;
86
87 /*
88  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
89  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
90  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
91  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
92  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
93  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
94  * enough analysis has been done to determine optimal values.
95  *
96  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
97  * regular blocks are not deferred.
98  */
99 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
100 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_deferred_free", &zfs_sync_pass_deferred_free);
101 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_deferred_free, CTLFLAG_RDTUN,
102     &zfs_sync_pass_deferred_free, 0, "defer frees starting in this pass");
103 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
104 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_dont_compress", &zfs_sync_pass_dont_compress);
105 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_dont_compress, CTLFLAG_RDTUN,
106     &zfs_sync_pass_dont_compress, 0, "don't compress starting in this pass");
107 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
108 TUNABLE_INT("vfs.zfs.sync_pass_rewrite", &zfs_sync_pass_rewrite);
109 SYSCTL_INT(_vfs_zfs, OID_AUTO, sync_pass_rewrite, CTLFLAG_RDTUN,
110     &zfs_sync_pass_rewrite, 0, "rewrite new bps starting in this pass");
111
112 /*
113  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
114  * stage set or will have it later in its lifetime.
115  */
116 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
117
118 boolean_t       zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
119
120 #ifdef ZFS_DEBUG
121 int zio_buf_debug_limit = 16384;
122 #else
123 int zio_buf_debug_limit = 0;
124 #endif
125
126 void
127 zio_init(void)
128 {
129         size_t c;
130         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
131             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
132         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
133             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
134         if (!zio_use_uma)
135                 goto out;
136
137         /*
138          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
139          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
140          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
141          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
142          */
143         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
144                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
145                 size_t p2 = size;
146                 size_t align = 0;
147                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? (KMC_NODEBUG|KMC_NOTOUCH) : 0;
148
149                 while (p2 & (p2 - 1))
150                         p2 &= p2 - 1;
151
152 #ifdef illumos
153 #ifndef _KERNEL
154                 /*
155                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
156                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
157                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
158                  * page with a watched buffer.
159                  */
160                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
161                         continue;
162 #endif
163 #endif /* illumos */
164                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
165                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
166                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
167                         align = PAGESIZE;
168                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
169                         align = p2 >> 2;
170                 }
171
172                 if (align != 0) {
173                         char name[36];
174                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
175                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
176                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
177
178                         /*
179                          * Since zio_data bufs do not appear in crash dumps, we
180                          * pass KMC_NOTOUCH so that no allocator metadata is
181                          * stored with the buffers.
182                          */
183                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
184                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
185                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
186                             cflags | KMC_NOTOUCH);
187                 }
188         }
189
190         while (--c != 0) {
191                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
192                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
193                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
194
195                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
196                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
197                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
198         }
199 out:
200
201         /*
202          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
203          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
204          */
205         if (zfs_mg_alloc_failures == 0)
206                 zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
207         else if (zfs_mg_alloc_failures < 8)
208                 zfs_mg_alloc_failures = 8;
209
210         zio_inject_init();
211
212         zio_trim_ksp = kstat_create("zfs", 0, "zio_trim", "misc",
213             KSTAT_TYPE_NAMED,
214             sizeof(zio_trim_stats) / sizeof(kstat_named_t),
215             KSTAT_FLAG_VIRTUAL);
216
217         if (zio_trim_ksp != NULL) {
218                 zio_trim_ksp->ks_data = &zio_trim_stats;
219                 kstat_install(zio_trim_ksp);
220         }
221 }
222
223 void
224 zio_fini(void)
225 {
226         size_t c;
227         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
228         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
229
230         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
231                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
232                         last_cache = zio_buf_cache[c];
233                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
234                 }
235                 zio_buf_cache[c] = NULL;
236
237                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
238                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
239                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
240                 }
241                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
242         }
243
244         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
245         kmem_cache_destroy(zio_cache);
246
247         zio_inject_fini();
248
249         if (zio_trim_ksp != NULL) {
250                 kstat_delete(zio_trim_ksp);
251                 zio_trim_ksp = NULL;
252         }
253 }
254
255 /*
256  * ==========================================================================
257  * Allocate and free I/O buffers
258  * ==========================================================================
259  */
260
261 /*
262  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
263  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
264  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
265  * excess / transient data in-core during a crashdump.
266  */
267 void *
268 zio_buf_alloc(size_t size)
269 {
270         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
271
272         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
273
274         if (zio_use_uma)
275                 return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
276         else
277                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
278 }
279
280 /*
281  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
282  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
283  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
284  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
285  */
286 void *
287 zio_data_buf_alloc(size_t size)
288 {
289         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
290
291         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
292
293         if (zio_use_uma)
294                 return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
295         else
296                 return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP | KM_NODEBUG));
297 }
298
299 void
300 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
301 {
302         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
303
304         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
305
306         if (zio_use_uma)
307                 kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
308         else
309                 kmem_free(buf, size);
310 }
311
312 void
313 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
314 {
315         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
316
317         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
318
319         if (zio_use_uma)
320                 kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
321         else
322                 kmem_free(buf, size);
323 }
324
325 /*
326  * ==========================================================================
327  * Push and pop I/O transform buffers
328  * ==========================================================================
329  */
330 static void
331 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
332         zio_transform_func_t *transform)
333 {
334         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
335
336         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
337         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
338         zt->zt_bufsize = bufsize;
339         zt->zt_transform = transform;
340
341         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
342         zio->io_transform_stack = zt;
343
344         zio->io_data = data;
345         zio->io_size = size;
346 }
347
348 static void
349 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
350 {
351         zio_transform_t *zt;
352
353         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
354                 if (zt->zt_transform != NULL)
355                         zt->zt_transform(zio,
356                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
357
358                 if (zt->zt_bufsize != 0)
359                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
360
361                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
362                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
363                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
364
365                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
366         }
367 }
368
369 /*
370  * ==========================================================================
371  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
372  * ==========================================================================
373  */
374 static void
375 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
376 {
377         ASSERT(zio->io_size > size);
378
379         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
380                 bcopy(zio->io_data, data, size);
381 }
382
383 static void
384 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
385 {
386         if (zio->io_error == 0 &&
387             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
388             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
389                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
390 }
391
392 /*
393  * ==========================================================================
394  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
395  * ==========================================================================
396  */
397 /*
398  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
399  *        continue calling these functions until they return NULL.
400  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
401  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
402  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
403  *        io_walk_link, which gets annoying.)
404  */
405 zio_t *
406 zio_walk_parents(zio_t *cio)
407 {
408         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
409         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
410
411         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
412         cio->io_walk_link = zl;
413
414         if (zl == NULL)
415                 return (NULL);
416
417         ASSERT(zl->zl_child == cio);
418         return (zl->zl_parent);
419 }
420
421 zio_t *
422 zio_walk_children(zio_t *pio)
423 {
424         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
425         list_t *cl = &pio->io_child_list;
426
427         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
428         pio->io_walk_link = zl;
429
430         if (zl == NULL)
431                 return (NULL);
432
433         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
434         return (zl->zl_child);
435 }
436
437 zio_t *
438 zio_unique_parent(zio_t *cio)
439 {
440         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
441
442         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
443         return (pio);
444 }
445
446 void
447 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
448 {
449         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
450
451         /*
452          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
453          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
454          * Vdev I/Os can only have vdev children.
455          * The following ASSERT captures all of these constraints.
456          */
457         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
458
459         zl->zl_parent = pio;
460         zl->zl_child = cio;
461
462         mutex_enter(&cio->io_lock);
463         mutex_enter(&pio->io_lock);
464
465         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
466
467         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
468                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
469
470         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
471         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
472
473         pio->io_child_count++;
474         cio->io_parent_count++;
475
476         mutex_exit(&pio->io_lock);
477         mutex_exit(&cio->io_lock);
478 }
479
480 static void
481 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
482 {
483         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
484         ASSERT(zl->zl_child == cio);
485
486         mutex_enter(&cio->io_lock);
487         mutex_enter(&pio->io_lock);
488
489         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
490         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
491
492         pio->io_child_count--;
493         cio->io_parent_count--;
494
495         mutex_exit(&pio->io_lock);
496         mutex_exit(&cio->io_lock);
497
498         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
499 }
500
501 static boolean_t
502 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
503 {
504         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
505         boolean_t waiting = B_FALSE;
506
507         mutex_enter(&zio->io_lock);
508         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
509         if (*countp != 0) {
510                 zio->io_stage >>= 1;
511                 zio->io_stall = countp;
512                 waiting = B_TRUE;
513         }
514         mutex_exit(&zio->io_lock);
515
516         return (waiting);
517 }
518
519 static void
520 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
521 {
522         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
523         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
524
525         mutex_enter(&pio->io_lock);
526         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
527                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
528         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
529         ASSERT3U(*countp, >, 0);
530
531         (*countp)--;
532
533         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
534                 pio->io_stall = NULL;
535                 mutex_exit(&pio->io_lock);
536                 zio_execute(pio);
537         } else {
538                 mutex_exit(&pio->io_lock);
539         }
540 }
541
542 static void
543 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
544 {
545         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
546                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
547 }
548
549 /*
550  * ==========================================================================
551  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
552  * ==========================================================================
553  */
554 static zio_t *
555 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
556     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
557     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
558     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
559     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
560 {
561         zio_t *zio;
562
563         ASSERT3U(type == ZIO_TYPE_FREE || size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
564         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
565         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
566
567         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
568         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
569         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
570
571         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
572         bzero(zio, sizeof (zio_t));
573
574         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
575         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
576
577         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
578             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
579         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
580             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
581
582         if (vd != NULL)
583                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
584         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
585                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
586         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
587                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
588         else
589                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
590
591         if (bp != NULL) {
592                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
593                 zio->io_bp_copy = *bp;
594                 zio->io_bp_orig = *bp;
595                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
596                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
597                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
598                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
599                         zio->io_logical = zio;
600                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
601                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
602         }
603
604         zio->io_spa = spa;
605         zio->io_txg = txg;
606         zio->io_done = done;
607         zio->io_private = private;
608         zio->io_type = type;
609         zio->io_priority = priority;
610         zio->io_vd = vd;
611         zio->io_offset = offset;
612         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
613         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
614         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
615         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
616         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
617
618         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
619         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
620
621         if (zb != NULL)
622                 zio->io_bookmark = *zb;
623
624         if (pio != NULL) {
625                 if (zio->io_logical == NULL)
626                         zio->io_logical = pio->io_logical;
627                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
628                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
629                 zio_add_child(pio, zio);
630         }
631
632         return (zio);
633 }
634
635 static void
636 zio_destroy(zio_t *zio)
637 {
638         list_destroy(&zio->io_parent_list);
639         list_destroy(&zio->io_child_list);
640         mutex_destroy(&zio->io_lock);
641         cv_destroy(&zio->io_cv);
642         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
643 }
644
645 zio_t *
646 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
647     void *private, enum zio_flag flags)
648 {
649         zio_t *zio;
650
651         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
652             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
653             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
654
655         return (zio);
656 }
657
658 zio_t *
659 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
660 {
661         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
662 }
663
664 zio_t *
665 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
666     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
667     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
668 {
669         zio_t *zio;
670
671         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
672             data, size, done, private,
673             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
674             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
675             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
676
677         return (zio);
678 }
679
680 zio_t *
681 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
682     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
683     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
684     void *private,
685     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
686 {
687         zio_t *zio;
688
689         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
690             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
691             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
692             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
693             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
694             zp->zp_level < 32 &&
695             zp->zp_copies > 0 &&
696             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
697
698         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
699             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
700             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
701             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
702
703         zio->io_ready = ready;
704         zio->io_physdone = physdone;
705         zio->io_prop = *zp;
706
707         return (zio);
708 }
709
710 zio_t *
711 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
712     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
713     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
714 {
715         zio_t *zio;
716
717         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
718             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
719             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
720
721         return (zio);
722 }
723
724 void
725 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
726 {
727         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
728         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
729         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
730         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
731
732         /*
733          * We must reset the io_prop to match the values that existed
734          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
735          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
736          */
737         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
738         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
739         zio->io_prop.zp_copies = copies;
740         zio->io_bp_override = bp;
741 }
742
743 void
744 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
745 {
746         metaslab_check_free(spa, bp);
747
748         /*
749          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
750          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
751          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
752          * in-memory list for later processing.
753          */
754         if (zfs_trim_enabled || BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
755             txg != spa->spa_syncing_txg ||
756             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
757                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
758         } else {
759                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp,
760                     BP_GET_PSIZE(bp), 0)));
761         }
762 }
763
764 zio_t *
765 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
766     uint64_t size, enum zio_flag flags)
767 {
768         zio_t *zio;
769         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
770
771         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
772             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
773
774         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
775         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
776         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
777
778         metaslab_check_free(spa, bp);
779         arc_freed(spa, bp);
780
781         if (zfs_trim_enabled)
782                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC | ZIO_STAGE_VDEV_IO_START |
783                     ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS;
784         /*
785          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
786          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
787          * not tied up.
788          */
789         else if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
790                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
791
792         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, size,
793             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
794             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
795
796         return (zio);
797 }
798
799 zio_t *
800 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
801     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
802 {
803         zio_t *zio;
804
805         /*
806          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
807          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
808          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
809          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
810          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
811          * so that the SPA knows they're in use.
812          *
813          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
814          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
815          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
816          */
817         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
818         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
819         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
820
821         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
822             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
823             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
824
825         return (zio);
826 }
827
828 zio_t *
829 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd, uint64_t offset,
830     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
831     enum zio_flag flags)
832 {
833         zio_t *zio;
834         int c;
835
836         if (vd->vdev_children == 0) {
837                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, size, done, private,
838                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, offset, NULL,
839                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
840
841                 zio->io_cmd = cmd;
842         } else {
843                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
844
845                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
846                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
847                             offset, size, done, private, flags));
848         }
849
850         return (zio);
851 }
852
853 zio_t *
854 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
855     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
856     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
857 {
858         zio_t *zio;
859
860         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
861         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
862             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
863         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
864
865         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
866             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
867             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
868
869         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
870
871         return (zio);
872 }
873
874 zio_t *
875 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
876     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
877     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
878 {
879         zio_t *zio;
880
881         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
882         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
883             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
884         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
885
886         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
887             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
888             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
889
890         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
891
892         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
893                 /*
894                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
895                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
896                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
897                  * being written to multiple places in parallel.
898                  */
899                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
900                 bcopy(data, wbuf, size);
901                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
902         }
903
904         return (zio);
905 }
906
907 /*
908  * Create a child I/O to do some work for us.
909  */
910 zio_t *
911 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
912         void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
913         enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
914 {
915         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
916         zio_t *zio;
917
918         ASSERT(vd->vdev_parent ==
919             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
920
921         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
922                 /*
923                  * If we have the bp, then the child should perform the
924                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
925                  * detection as close to the leaves as possible and
926                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
927                  */
928                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
929                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
930         }
931
932         if (vd->vdev_children == 0)
933                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
934
935         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
936
937         /*
938          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
939          * even if the original read was.
940          */
941         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
942                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
943
944         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
945             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
946             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
947
948         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
949         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
950                 zio->io_logical->io_phys_children++;
951
952         return (zio);
953 }
954
955 zio_t *
956 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
957         int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
958         zio_done_func_t *done, void *private)
959 {
960         zio_t *zio;
961
962         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
963
964         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
965             data, size, done, private, type, priority,
966             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
967             vd, offset, NULL,
968             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
969
970         return (zio);
971 }
972
973 void
974 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
975 {
976         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE, 0, 0,
977             NULL, NULL,
978             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
979 }
980
981 zio_t *
982 zio_trim(zio_t *zio, spa_t *spa, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size)
983 {
984
985         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
986
987         return zio_ioctl(zio, spa, vd, DKIOCTRIM, offset, size,
988             NULL, NULL,
989             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY);
990 }
991
992 void
993 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
994 {
995         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
996         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
997         ASSERT(size <= zio->io_size);
998
999         /*
1000          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1001          * reconstruction when reading back less than the block size.
1002          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1003          */
1004         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1005         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
1006                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
1007 }
1008
1009 /*
1010  * ==========================================================================
1011  * Prepare to read and write logical blocks
1012  * ==========================================================================
1013  */
1014
1015 static int
1016 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1017 {
1018         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1019
1020         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1021             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1022             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1023                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1024                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1025
1026                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1027         }
1028
1029         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1030                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1031
1032         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1033                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1034
1035         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1036                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1037
1038         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1039 }
1040
1041 static int
1042 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1043 {
1044         spa_t *spa = zio->io_spa;
1045         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1046         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1047         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1048         uint64_t lsize = zio->io_size;
1049         uint64_t psize = lsize;
1050         int pass = 1;
1051
1052         /*
1053          * If our children haven't all reached the ready stage,
1054          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1055          */
1056         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1057             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1058                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1059
1060         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1061                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1062
1063         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1064
1065         if (zio->io_bp_override) {
1066                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1067                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1068
1069                 *bp = *zio->io_bp_override;
1070                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1071
1072                 /*
1073                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1074                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1075                  * has already occurred.
1076                  */
1077                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1078                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1079                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1080                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1081                 }
1082
1083                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1084
1085                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1086                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1087
1088                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1089                     zp->zp_dedup_verify);
1090
1091                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1092                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1093                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1094                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1095                 }
1096                 zio->io_bp_override = NULL;
1097                 BP_ZERO(bp);
1098         }
1099
1100         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1101                 /*
1102                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1103                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1104                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1105                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1106                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1107                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1108                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1109                  */
1110                 pass = spa_sync_pass(spa);
1111
1112                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1113                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1114                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1115
1116                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1117                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1118
1119                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1120                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1121                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1122         }
1123
1124         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1125                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
1126                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1127                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize,
1128                     (size_t)metaslab_class_get_minblocksize(mc));
1129                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1130                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1131                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1132                 } else {
1133                         ASSERT(psize < lsize);
1134                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1135                 }
1136         }
1137
1138         /*
1139          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1140          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1141          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1142          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1143          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1144          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1145          */
1146         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1147             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1148             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1149                 ASSERT(psize != 0);
1150                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1151                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1152                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1153         } else {
1154                 BP_ZERO(bp);
1155                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1156         }
1157
1158         if (psize == 0) {
1159                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1160                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1161                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1162                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1163                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1164                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1165                 }
1166                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1167         } else {
1168                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1169                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1170                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1171                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1172                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1173                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1174                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1175                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1176                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1177                 if (zp->zp_dedup) {
1178                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1179                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1180                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1181                 }
1182                 if (zp->zp_nopwrite) {
1183                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1184                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1185                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1186                 }
1187         }
1188
1189         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1190 }
1191
1192 static int
1193 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1194 {
1195         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1196
1197         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1198                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1199                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1200         }
1201
1202         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1203 }
1204
1205 /*
1206  * ==========================================================================
1207  * Execute the I/O pipeline
1208  * ==========================================================================
1209  */
1210
1211 static void
1212 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1213 {
1214         spa_t *spa = zio->io_spa;
1215         zio_type_t t = zio->io_type;
1216         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1217
1218         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1219
1220         /*
1221          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1222          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1223          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1224          */
1225         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1226                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1227
1228         /*
1229          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1230          */
1231         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1232                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1233
1234         /*
1235          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1236          * available.
1237          */
1238         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1239             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1240                 q++;
1241
1242         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1243
1244         /*
1245          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1246          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1247          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1248          */
1249 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1250         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1251 #else
1252         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1253 #endif
1254         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1255             flags, &zio->io_tqent);
1256 }
1257
1258 static boolean_t
1259 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1260 {
1261         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1262         spa_t *spa = zio->io_spa;
1263
1264         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1265                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1266                 uint_t i;
1267                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1268                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1269                                 return (B_TRUE);
1270                 }
1271         }
1272
1273         return (B_FALSE);
1274 }
1275
1276 static int
1277 zio_issue_async(zio_t *zio)
1278 {
1279         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1280
1281         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1282 }
1283
1284 void
1285 zio_interrupt(zio_t *zio)
1286 {
1287         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1288 }
1289
1290 /*
1291  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1292  *
1293  *      (1) the I/O completes
1294  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1295  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1296  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1297  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1298  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1299  *
1300  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1301  * burns a thread in cv_wait().
1302  *
1303  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1304  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1305  */
1306 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1307
1308 void
1309 zio_execute(zio_t *zio)
1310 {
1311         zio->io_executor = curthread;
1312
1313         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1314                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1315                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1316                 int rv;
1317
1318                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1319                 ASSERT(ISP2(stage));
1320                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1321
1322                 do {
1323                         stage <<= 1;
1324                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1325
1326                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1327
1328                 /*
1329                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1330                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1331                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1332                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1333                  *
1334                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1335                  * be sent to disk promptly.
1336                  */
1337                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1338                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1339                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1340                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1341                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1342                         return;
1343                 }
1344
1345                 zio->io_stage = stage;
1346                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1347
1348                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1349                         return;
1350
1351                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1352         }
1353 }
1354
1355 /*
1356  * ==========================================================================
1357  * Initiate I/O, either sync or async
1358  * ==========================================================================
1359  */
1360 int
1361 zio_wait(zio_t *zio)
1362 {
1363         int error;
1364
1365         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1366         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1367
1368         zio->io_waiter = curthread;
1369
1370         zio_execute(zio);
1371
1372         mutex_enter(&zio->io_lock);
1373         while (zio->io_executor != NULL)
1374                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1375         mutex_exit(&zio->io_lock);
1376
1377         error = zio->io_error;
1378         zio_destroy(zio);
1379
1380         return (error);
1381 }
1382
1383 void
1384 zio_nowait(zio_t *zio)
1385 {
1386         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1387
1388         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1389             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1390                 /*
1391                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1392                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1393                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1394                  */
1395                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1396
1397                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1398         }
1399
1400         zio_execute(zio);
1401 }
1402
1403 /*
1404  * ==========================================================================
1405  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1406  * ==========================================================================
1407  */
1408
1409 static void
1410 zio_reexecute(zio_t *pio)
1411 {
1412         zio_t *cio, *cio_next;
1413
1414         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1415         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1416         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1417         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1418
1419         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1420         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1421         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1422         pio->io_reexecute = 0;
1423         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1424         pio->io_error = 0;
1425         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1426                 pio->io_state[w] = 0;
1427         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1428                 pio->io_child_error[c] = 0;
1429
1430         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1431                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1432
1433         /*
1434          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1435          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1436          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1437          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1438          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1439          */
1440         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1441                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1442                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1443                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1444                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1445                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1446                 zio_reexecute(cio);
1447         }
1448
1449         /*
1450          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1451          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1452          * responsibility of the caller to wait on him.
1453          */
1454         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1455                 zio_execute(pio);
1456 }
1457
1458 void
1459 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1460 {
1461         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1462                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1463                     "failure and the failure mode property for this pool "
1464                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1465
1466         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1467
1468         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1469
1470         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1471                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1472                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1473                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1474
1475         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1476
1477         if (zio != NULL) {
1478                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1479                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1480                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1481                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1482                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1483                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1484         }
1485
1486         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1487 }
1488
1489 int
1490 zio_resume(spa_t *spa)
1491 {
1492         zio_t *pio;
1493
1494         /*
1495          * Reexecute all previously suspended i/o.
1496          */
1497         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1498         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1499         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1500         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1501         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1502         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1503
1504         if (pio == NULL)
1505                 return (0);
1506
1507         zio_reexecute(pio);
1508         return (zio_wait(pio));
1509 }
1510
1511 void
1512 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1513 {
1514         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1515         while (spa_suspended(spa))
1516                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1517         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1518 }
1519
1520 /*
1521  * ==========================================================================
1522  * Gang blocks.
1523  *
1524  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1525  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1526  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1527  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1528  * block from smaller fragments.
1529  *
1530  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1531  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1532  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1533  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1534  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1535  *
1536  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1537  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1538  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1539  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1540  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1541  *
1542  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1543  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1544  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1545  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1546  *
1547  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1548  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1549  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1550  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1551  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1552  * bps for every constituent of the gang block.
1553  *
1554  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1555  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1556  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1557  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1558  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1559  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1560  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1561  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1562  * gang header's blk_cksum as described above.
1563  *
1564  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1565  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1566  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1567  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1568  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1569  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1570  *
1571  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1572  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1573  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1574  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1575  *
1576  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1577  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1578  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1579  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1580  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1581  *
1582  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1583  * ==========================================================================
1584  */
1585
1586 static zio_t *
1587 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1588 {
1589         if (gn != NULL)
1590                 return (pio);
1591
1592         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1593             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1594             &pio->io_bookmark));
1595 }
1596
1597 zio_t *
1598 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1599 {
1600         zio_t *zio;
1601
1602         if (gn != NULL) {
1603                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1604                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1605                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1606                 /*
1607                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1608                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1609                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1610                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1611                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1612                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1613                  * this is just good hygiene.)
1614                  */
1615                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1616                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1617                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1618                 }
1619                 /*
1620                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1621                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1622                  */
1623                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1624                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1625         } else {
1626                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1627                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1628                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1629         }
1630
1631         return (zio);
1632 }
1633
1634 /* ARGSUSED */
1635 zio_t *
1636 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1637 {
1638         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1639             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1640             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1641 }
1642
1643 /* ARGSUSED */
1644 zio_t *
1645 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1646 {
1647         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1648             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1649 }
1650
1651 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1652         NULL,
1653         zio_read_gang,
1654         zio_rewrite_gang,
1655         zio_free_gang,
1656         zio_claim_gang,
1657         NULL
1658 };
1659
1660 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1661
1662 static zio_gang_node_t *
1663 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1664 {
1665         zio_gang_node_t *gn;
1666
1667         ASSERT(*gnpp == NULL);
1668
1669         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1670         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1671         *gnpp = gn;
1672
1673         return (gn);
1674 }
1675
1676 static void
1677 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1678 {
1679         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1680
1681         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1682                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1683
1684         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1685         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1686         *gnpp = NULL;
1687 }
1688
1689 static void
1690 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1691 {
1692         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1693
1694         if (gn == NULL)
1695                 return;
1696
1697         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1698                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1699
1700         zio_gang_node_free(gnpp);
1701 }
1702
1703 static void
1704 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1705 {
1706         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1707
1708         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1709         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1710
1711         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1712             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1713             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1714 }
1715
1716 static void
1717 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1718 {
1719         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1720         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1721         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1722
1723         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1724         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1725
1726         if (zio->io_error)
1727                 return;
1728
1729         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1730                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1731
1732         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1733         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1734         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1735
1736         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1737                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1738                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1739                         continue;
1740                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1741         }
1742 }
1743
1744 static void
1745 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1746 {
1747         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1748         zio_t *zio;
1749
1750         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1751         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1752         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1753
1754         /*
1755          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1756          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1757          */
1758         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1759
1760         if (gn != NULL) {
1761                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1762
1763                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1764                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1765                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1766                                 continue;
1767                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1768                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1769                 }
1770         }
1771
1772         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1773                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1774
1775         if (zio != pio)
1776                 zio_nowait(zio);
1777 }
1778
1779 static int
1780 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1781 {
1782         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1783
1784         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1785         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1786
1787         zio->io_gang_leader = zio;
1788
1789         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1790
1791         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1792 }
1793
1794 static int
1795 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1796 {
1797         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1798
1799         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1800                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1801
1802         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1803         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1804
1805         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1806                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1807         else
1808                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1809
1810         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1811
1812         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1813 }
1814
1815 static void
1816 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1817 {
1818         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1819         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1820         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1821         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1822         uint64_t asize;
1823
1824         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1825                 return;
1826
1827         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1828
1829         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1830         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1831         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1832         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1833         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1834
1835         mutex_enter(&pio->io_lock);
1836         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1837                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1838                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1839                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1840                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1841         }
1842         mutex_exit(&pio->io_lock);
1843 }
1844
1845 static int
1846 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1847 {
1848         spa_t *spa = pio->io_spa;
1849         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1850         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1851         zio_t *zio;
1852         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1853         zio_gbh_phys_t *gbh;
1854         uint64_t txg = pio->io_txg;
1855         uint64_t resid = pio->io_size;
1856         uint64_t lsize;
1857         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1858         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1859         zio_prop_t zp;
1860         int error;
1861
1862         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1863             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1864             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1865         if (error) {
1866                 pio->io_error = error;
1867                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1868         }
1869
1870         if (pio == gio) {
1871                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1872         } else {
1873                 gnpp = pio->io_private;
1874                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1875         }
1876
1877         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1878         gbh = gn->gn_gbh;
1879         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1880
1881         /*
1882          * Create the gang header.
1883          */
1884         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1885             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1886
1887         /*
1888          * Create and nowait the gang children.
1889          */
1890         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1891                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1892                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1893                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1894
1895                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1896                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1897                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1898                 zp.zp_level = 0;
1899                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1900                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1901                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1902                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1903
1904                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1905                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1906                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1907                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1908                     &pio->io_bookmark));
1909         }
1910
1911         /*
1912          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1913          */
1914         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1915
1916         zio_nowait(zio);
1917
1918         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1919 }
1920
1921 /*
1922  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1923  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1924  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1925  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1926  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1927  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1928  */
1929 static int
1930 zio_nop_write(zio_t *zio)
1931 {
1932         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1933         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1934         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1935
1936         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1937         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1938         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1939         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1940         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1941         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1942
1943         /*
1944          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1945          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1946          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1947          * allocate a new bp.
1948          */
1949         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1950             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1951             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1952             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1953             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1954             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1955                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1956
1957         /*
1958          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1959          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1960          */
1961         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1962                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1963                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1964                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1965                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1966                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1967                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1968
1969                 *bp = *bp_orig;
1970                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1971                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1972         }
1973
1974         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1975 }
1976
1977 /*
1978  * ==========================================================================
1979  * Dedup
1980  * ==========================================================================
1981  */
1982 static void
1983 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1984 {
1985         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1986         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1987         ddt_phys_t *ddp;
1988         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1989
1990         mutex_enter(&pio->io_lock);
1991         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1992         if (zio->io_error == 0)
1993                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1994         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1995                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1996         else
1997                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1998         mutex_exit(&pio->io_lock);
1999 }
2000
2001 static int
2002 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2003 {
2004         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2005
2006         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2007         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2008         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2009
2010         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2011                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2012                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2013                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2014                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2015                 blkptr_t blk;
2016
2017                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2018                 zio->io_vsd = dde;
2019
2020                 if (ddp_self == NULL)
2021                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2022
2023                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2024                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2025                                 continue;
2026                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2027                             &blk);
2028                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2029                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2030                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2031                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2032                             &zio->io_bookmark));
2033                 }
2034                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2035         }
2036
2037         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2038             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2039             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2040
2041         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2042 }
2043
2044 static int
2045 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2046 {
2047         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2048
2049         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2050                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2051
2052         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2053         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2054         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2055
2056         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2057                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2058                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2059                 if (ddt == NULL) {
2060                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2061                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2062                 }
2063                 if (dde == NULL) {
2064                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2065                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2066                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2067                 }
2068                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2069                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2070                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2071                 }
2072                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2073                 zio->io_vsd = NULL;
2074         }
2075
2076         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2077
2078         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2079 }
2080
2081 static boolean_t
2082 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2083 {
2084         spa_t *spa = zio->io_spa;
2085
2086         /*
2087          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2088          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2089          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2090          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2091          */
2092         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2093                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2094
2095                 if (lio != NULL) {
2096                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2097                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2098                             zio->io_orig_size) != 0);
2099                 }
2100         }
2101
2102         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2103                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2104
2105                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2106                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2107                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2108                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2109                         int error;
2110
2111                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2112
2113                         ddt_exit(ddt);
2114
2115                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2116                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2117                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2118                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2119
2120                         if (error == 0) {
2121                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2122                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2123                                     zio->io_orig_size) != 0)
2124                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2125                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2126                         }
2127
2128                         ddt_enter(ddt);
2129                         return (error != 0);
2130                 }
2131         }
2132
2133         return (B_FALSE);
2134 }
2135
2136 static void
2137 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2138 {
2139         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2140         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2141         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2142         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2143         zio_t *pio;
2144
2145         if (zio->io_error)
2146                 return;
2147
2148         ddt_enter(ddt);
2149
2150         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2151
2152         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2153
2154         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2155                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2156
2157         ddt_exit(ddt);
2158 }
2159
2160 static void
2161 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2162 {
2163         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2164         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2165         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2166         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2167
2168         ddt_enter(ddt);
2169
2170         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2171         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2172         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2173
2174         if (zio->io_error == 0) {
2175                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2176                         ddt_phys_addref(ddp);
2177         } else {
2178                 ddt_phys_clear(ddp);
2179         }
2180
2181         ddt_exit(ddt);
2182 }
2183
2184 static void
2185 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2186 {
2187         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2188         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2189         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2190         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2191         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2192         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2193         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2194
2195         ddt_enter(ddt);
2196
2197         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2198         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2199         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2200
2201         if (zio->io_error == 0) {
2202                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2203                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2204                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2205                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2206                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2207                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2208         }
2209
2210         ddt_exit(ddt);
2211 }
2212
2213 static int
2214 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2215 {
2216         spa_t *spa = zio->io_spa;
2217         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2218         uint64_t txg = zio->io_txg;
2219         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2220         int p = zp->zp_copies;
2221         int ditto_copies;
2222         zio_t *cio = NULL;
2223         zio_t *dio = NULL;
2224         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2225         ddt_entry_t *dde;
2226         ddt_phys_t *ddp;
2227
2228         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2229         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2230         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2231
2232         ddt_enter(ddt);
2233         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2234         ddp = &dde->dde_phys[p];
2235
2236         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2237                 /*
2238                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2239                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2240                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2241                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2242                  */
2243                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2244                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2245                         zio_pop_transforms(zio);
2246                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2247                         BP_ZERO(bp);
2248                 } else {
2249                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2250                 }
2251                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2252                 ddt_exit(ddt);
2253                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2254         }
2255
2256         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2257         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2258
2259         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2260             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2261                 zio_prop_t czp = *zp;
2262
2263                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2264
2265                 /*
2266                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2267                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2268                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2269                  * This is safe, because using the override bp is just an
2270                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2271                  */
2272                 if (zio->io_bp_override) {
2273                         zio_pop_transforms(zio);
2274                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2275                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2276                         zio->io_bp_override = NULL;
2277                         BP_ZERO(bp);
2278                         ddt_exit(ddt);
2279                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2280                 }
2281
2282                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2283                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2284                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2285                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2286
2287                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2288                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2289         }
2290
2291         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2292                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2293                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2294                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2295                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2296                 else
2297                         ddt_phys_addref(ddp);
2298         } else if (zio->io_bp_override) {
2299                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2300                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2301                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2302                 ddt_phys_addref(ddp);
2303         } else {
2304                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2305                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2306                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2307                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2308
2309                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2310                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2311         }
2312
2313         ddt_exit(ddt);
2314
2315         if (cio)
2316                 zio_nowait(cio);
2317         if (dio)
2318                 zio_nowait(dio);
2319
2320         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2321 }
2322
2323 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2324
2325 static int
2326 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2327 {
2328         spa_t *spa = zio->io_spa;
2329         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2330         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2331         ddt_entry_t *dde;
2332         ddt_phys_t *ddp;
2333
2334         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2335         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2336
2337         ddt_enter(ddt);
2338         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2339         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2340         ddt_phys_decref(ddp);
2341         ddt_exit(ddt);
2342
2343         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2344 }
2345
2346 /*
2347  * ==========================================================================
2348  * Allocate and free blocks
2349  * ==========================================================================
2350  */
2351 static int
2352 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2353 {
2354         spa_t *spa = zio->io_spa;
2355         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2356         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2357         int error;
2358         int flags = 0;
2359
2360         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2361                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2362                 zio->io_gang_leader = zio;
2363         }
2364
2365         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2366         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2367         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2368         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2369         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2370
2371         /*
2372          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2373          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2374          * the "fast" gang feature.
2375          */
2376         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2377         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2378             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2379         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2380             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2381
2382         if (error) {
2383                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2384                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2385                     error);
2386                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2387                         return (zio_write_gang_block(zio));
2388                 zio->io_error = error;
2389         }
2390
2391         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2392 }
2393
2394 static int
2395 zio_dva_free(zio_t *zio)
2396 {
2397         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2398
2399         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2400 }
2401
2402 static int
2403 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2404 {
2405         int error;
2406
2407         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2408         if (error)
2409                 zio->io_error = error;
2410
2411         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2412 }
2413
2414 /*
2415  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2416  * and we want to give back the block we just allocated.
2417  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2418  */
2419 static void
2420 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2421 {
2422         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2423         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2424
2425         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2426                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2427
2428         if (gn != NULL) {
2429                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2430                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2431                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2432                 }
2433         }
2434 }
2435
2436 /*
2437  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2438  */
2439 int
2440 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2441     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2442 {
2443         int error = 1;
2444
2445         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2446
2447         /*
2448          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2449          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2450          * when allocating them.
2451          */
2452         if (use_slog) {
2453                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2454                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2455                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2456         }
2457
2458         if (error) {
2459                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2460                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2461                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2462         }
2463
2464         if (error == 0) {
2465                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2466                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2467                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2468                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2469                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2470                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2471                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2472                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2473                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2474                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2475         }
2476
2477         return (error);
2478 }
2479
2480 /*
2481  * Free an intent log block.
2482  */
2483 void
2484 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2485 {
2486         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2487         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2488
2489         zio_free(spa, txg, bp);
2490 }
2491
2492 /*
2493  * ==========================================================================
2494  * Read, write and delete to physical devices
2495  * ==========================================================================
2496  */
2497 static int
2498 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2499 {
2500         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2501         uint64_t align;
2502         spa_t *spa = zio->io_spa;
2503
2504         ASSERT(zio->io_error == 0);
2505         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2506
2507         if (vd == NULL) {
2508                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2509                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2510
2511                 /*
2512                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2513                  */
2514                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2515         }
2516
2517         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2518                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2519                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2520         }
2521
2522         /*
2523          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2524          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2525          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2526          * characteristics:
2527          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2528          *      - any reads of user data
2529          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2530          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2531          */
2532         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2533             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2534             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2535             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2536                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2537                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2538                 if (old != new)
2539                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2540         }
2541
2542         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2543
2544         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2545                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2546                 char *abuf = NULL;
2547                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2548                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2549                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2550                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2551                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2552                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2553                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2554                 }
2555                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2556                     zio_subblock);
2557         }
2558
2559         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2560         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2561         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2562
2563         /*
2564          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2565          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2566          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2567          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2568          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2569          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2570          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2571          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2572          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2573          * The same logic applies to any form of nested replication:
2574          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2575          */
2576         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2577             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2578             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2579             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2580                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2581                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2582                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2583         }
2584
2585         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2586             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2587
2588                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
2589                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2590
2591                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2592                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2593
2594                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2595                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2596                         zio_interrupt(zio);
2597                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2598                 }
2599         }
2600
2601         /*
2602          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2603          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2604          * only repair blocks that aren't freed.
2605          */
2606         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2607             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2608                 if (!trim_map_write_start(zio))
2609                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2610         }
2611
2612         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2613 }
2614
2615 static int
2616 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2617 {
2618         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2619         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2620         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2621
2622         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2623                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2624
2625         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2626             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2627
2628         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2629             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2630
2631                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2632                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2633                         trim_map_write_done(zio);
2634
2635                 vdev_queue_io_done(zio);
2636
2637                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2638                         vdev_cache_write(zio);
2639
2640                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2641                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2642                             zio, EIO);
2643
2644                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2645                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2646
2647                 if (zio->io_error) {
2648                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2649                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2650                         } else {
2651                                 unexpected_error = B_TRUE;
2652                         }
2653                 }
2654         }
2655
2656         ops->vdev_op_io_done(zio);
2657
2658         if (unexpected_error)
2659                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2660
2661         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2662 }
2663
2664 /*
2665  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2666  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2667  */
2668 static void
2669 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2670     const void *good_buf)
2671 {
2672         /* no processing needed */
2673         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2674 }
2675
2676 /*ARGSUSED*/
2677 void
2678 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2679 {
2680         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2681
2682         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2683
2684         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2685         zcr->zcr_cbdata = buf;
2686         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2687         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2688 }
2689
2690 static int
2691 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2692 {
2693         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2694
2695         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2696                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2697
2698         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2699                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2700
2701         if (zio->io_vsd != NULL) {
2702                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2703                 zio->io_vsd = NULL;
2704         }
2705
2706         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2707                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2708
2709         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2710                 switch (zio->io_error) {
2711                 case 0:
2712                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2713                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2714                         break;
2715                 case EOPNOTSUPP:
2716                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2717                         break;
2718                 default:
2719                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2720                         break;
2721                 }
2722
2723         /*
2724          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2725          *
2726          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2727          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2728          */
2729         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2730             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2731                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2732                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2733                 zio->io_error = 0;
2734                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2735                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2736                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2737                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2738                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2739                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2740         }
2741
2742         /*
2743          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2744          * if the device is not accessible at all.
2745          */
2746         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2747             !vdev_accessible(vd, zio))
2748                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2749
2750         /*
2751          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2752          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2753          */
2754         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2755             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2756                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2757         }
2758
2759         if (zio->io_error)
2760                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2761
2762         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2763             zio->io_physdone != NULL) {
2764                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2765                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2766                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2767         }
2768
2769         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2770 }
2771
2772 void
2773 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2774 {
2775         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2776         ASSERT(zio->io_error == 0);
2777
2778         zio->io_stage >>= 1;
2779 }
2780
2781 void
2782 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2783 {
2784         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2785
2786         zio->io_stage >>= 1;
2787 }
2788
2789 void
2790 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2791 {
2792         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2793         ASSERT(zio->io_error == 0);
2794
2795         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2796         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2797 }
2798
2799 /*
2800  * ==========================================================================
2801  * Generate and verify checksums
2802  * ==========================================================================
2803  */
2804 static int
2805 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2806 {
2807         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2808         enum zio_checksum checksum;
2809
2810         if (bp == NULL) {
2811                 /*
2812                  * This is zio_write_phys().
2813                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2814                  */
2815                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2816
2817                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2818                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2819
2820                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2821         } else {
2822                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2823                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2824                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2825                 } else {
2826                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2827                 }
2828         }
2829
2830         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2831
2832         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2833 }
2834
2835 static int
2836 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2837 {
2838         zio_bad_cksum_t info;
2839         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2840         int error;
2841
2842         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2843
2844         if (bp == NULL) {
2845                 /*
2846                  * This is zio_read_phys().
2847                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2848                  */
2849                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2850                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2851
2852                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2853         }
2854
2855         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2856                 zio->io_error = error;
2857                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2858                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2859                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2860                             zio->io_size, NULL, &info);
2861                 }
2862         }
2863
2864         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2865 }
2866
2867 /*
2868  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2869  */
2870 void
2871 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2872 {
2873         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2874 }
2875
2876 /*
2877  * ==========================================================================
2878  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2879  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2880  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2881  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2882  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2883  * ==========================================================================
2884  */
2885 int
2886 zio_worst_error(int e1, int e2)
2887 {
2888         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2889         int r1, r2;
2890
2891         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2892                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2893                         break;
2894
2895         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2896                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2897                         break;
2898
2899         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2900 }
2901
2902 /*
2903  * ==========================================================================
2904  * I/O completion
2905  * ==========================================================================
2906  */
2907 static int
2908 zio_ready(zio_t *zio)
2909 {
2910         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2911         zio_t *pio, *pio_next;
2912
2913         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2914             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2915                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2916
2917         if (zio->io_ready) {
2918                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2919                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2920                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2921                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2922
2923                 zio->io_ready(zio);
2924         }
2925
2926         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2927                 zio->io_bp_copy = *bp;
2928
2929         if (zio->io_error)
2930                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2931
2932         mutex_enter(&zio->io_lock);
2933         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2934         pio = zio_walk_parents(zio);
2935         mutex_exit(&zio->io_lock);
2936
2937         /*
2938          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2939          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2940          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2941          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2942          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2943          */
2944         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2945                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2946                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2947         }
2948
2949         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2950                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2951                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2952                 } else {
2953                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2954                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2955                 }
2956         }
2957
2958         if (zio_injection_enabled &&
2959             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2960                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2961
2962         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2963 }
2964
2965 static int
2966 zio_done(zio_t *zio)
2967 {
2968         spa_t *spa = zio->io_spa;
2969         zio_t *lio = zio->io_logical;
2970         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2971         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2972         uint64_t psize = zio->io_size;
2973         zio_t *pio, *pio_next;
2974
2975         /*
2976          * If our children haven't all completed,
2977          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2978          */
2979         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2980             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2981             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2982             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2983                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2984
2985         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2986                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2987                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2988
2989         if (bp != NULL) {
2990                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2991                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2992                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2993                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2994                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2995                     zio->io_bp_override == NULL &&
2996                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2997                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2998                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2999                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3000                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3001                 }
3002                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3003                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3004         }
3005
3006         /*
3007          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3008          */
3009         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3010         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3011         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3012
3013         /*
3014          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3015          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3016          */
3017         if (zio->io_error == 0) {
3018                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3019                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3020                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3021                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3022                         char *abuf = zio->io_data;
3023
3024                         if (asize != psize) {
3025                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3026                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3027                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3028                         }
3029
3030                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3031                         zcr->zcr_next = NULL;
3032                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3033                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3034
3035                         if (asize != psize)
3036                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3037                 }
3038         }
3039
3040         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3041
3042         vdev_stat_update(zio, psize);
3043
3044         if (zio->io_error) {
3045                 /*
3046                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3047                  * generate an error message describing the I/O failure
3048                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3049                  * device is currently unavailable.
3050                  */
3051                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3052                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3053
3054                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3055                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3056                     zio == lio) {
3057                         /*
3058                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3059                          * error and generate a logical data ereport.
3060                          */
3061                         spa_log_error(spa, zio);
3062                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3063                             0, 0);
3064                 }
3065         }
3066
3067         if (zio->io_error && zio == lio) {
3068                 /*
3069                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3070                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3071                  */
3072                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3073                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3074
3075                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3076                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3077                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3078                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3079                         else
3080                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3081                 }
3082
3083                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3084                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3085                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3086                     zio->io_error == ENXIO &&
3087                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3088                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3089                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3090
3091                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3092                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3093
3094                 /*
3095                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3096                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3097                  * based on checksums.  It also might be a good place
3098                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3099                  * processing.
3100                  */
3101         }
3102
3103         /*
3104          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3105          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3106          * errors with errors that happened to the zio itself when
3107          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3108          */
3109         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3110
3111         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3112             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3113             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3114                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3115
3116         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3117
3118         /*
3119          * Godfather I/Os should never suspend.
3120          */
3121         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3122             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3123                 zio->io_reexecute = 0;
3124
3125         if (zio->io_reexecute) {
3126                 /*
3127                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3128                  *
3129                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3130                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3131                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3132                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3133                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3134                  *
3135                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3136                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3137                  * parents not executing until children are ready.
3138                  */
3139                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3140
3141                 zio->io_gang_leader = NULL;
3142
3143                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3144                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3145                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3146
3147                 /*
3148                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3149                  * not a true parent to them. It will track them through
3150                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3151                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3152                  * I/O to return status without blocking.
3153                  */
3154                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3155                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3156                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3157
3158                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3159                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3160                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3161                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3162                         }
3163                 }
3164
3165                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3166                         /*
3167                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3168                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3169                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3170                          */
3171                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3172                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3173                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3174                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3175                         /*
3176                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3177                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3178                          */
3179                         zio_suspend(spa, zio);
3180                 } else {
3181                         /*
3182                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3183                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3184                          */
3185 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3186                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3187 #else
3188                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3189 #endif
3190                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3191                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3192                             0, &zio->io_tqent);
3193                 }
3194                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3195         }
3196
3197         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3198         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3199         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3200
3201         /*
3202          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3203          */
3204         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3205                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3206                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3207                 zcr->zcr_next = NULL;
3208                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3209                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3210         }
3211
3212         /*
3213          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3214          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3215          * such, cannot acquire any new parents.
3216          */
3217         if (zio->io_done)
3218                 zio->io_done(zio);
3219
3220         mutex_enter(&zio->io_lock);
3221         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3222         mutex_exit(&zio->io_lock);
3223
3224         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3225                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3226                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3227                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3228                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3229         }
3230
3231         if (zio->io_waiter != NULL) {
3232                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3233                 zio->io_executor = NULL;
3234                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3235                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3236         } else {
3237                 zio_destroy(zio);
3238         }
3239
3240         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3241 }
3242
3243 /*
3244  * ==========================================================================
3245  * I/O pipeline definition
3246  * ==========================================================================
3247  */
3248 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3249         NULL,
3250         zio_read_bp_init,
3251         zio_free_bp_init,
3252         zio_issue_async,
3253         zio_write_bp_init,
3254         zio_checksum_generate,
3255         zio_nop_write,
3256         zio_ddt_read_start,
3257         zio_ddt_read_done,
3258         zio_ddt_write,
3259         zio_ddt_free,
3260         zio_gang_assemble,
3261         zio_gang_issue,
3262         zio_dva_allocate,
3263         zio_dva_free,
3264         zio_dva_claim,
3265         zio_ready,
3266         zio_vdev_io_start,
3267         zio_vdev_io_done,
3268         zio_vdev_io_assess,
3269         zio_checksum_verify,
3270         zio_done
3271 };
3272
3273 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3274 boolean_t
3275 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3276     const zbookmark_t *zb2)
3277 {
3278         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3279
3280         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3281         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3282
3283         /*
3284          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3285          * everything else.
3286          */
3287         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3288                 return (B_TRUE);
3289
3290         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3291         if (dnp == NULL)
3292                 return (B_FALSE);
3293
3294         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3295             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3296
3297         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3298             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3299
3300         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3301                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3302                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3303                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3304         }
3305
3306         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3307                 return (B_TRUE);
3308         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3309                 return (B_FALSE);
3310         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3311                 return (B_FALSE);
3312         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3313 }