]> CyberLeo.Net >> Repos - FreeBSD/stable/9.git/blob - sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/zio.c
MFC r264669: MFV r264666:
[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) 2011, 2014 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 **ziop)
1017 {
1018         zio_t *zio = *ziop;
1019         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1020
1021         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1022             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1023             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1024                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1025                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1026
1027                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1028         }
1029
1030         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1031                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1032
1033         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1034                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1035
1036         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1037                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1038
1039         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1040 }
1041
1042 static int
1043 zio_write_bp_init(zio_t **ziop)
1044 {
1045         zio_t *zio = *ziop;
1046         spa_t *spa = zio->io_spa;
1047         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1048         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1049         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1050         uint64_t lsize = zio->io_size;
1051         uint64_t psize = lsize;
1052         int pass = 1;
1053
1054         /*
1055          * If our children haven't all reached the ready stage,
1056          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1057          */
1058         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1059             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1060                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1061
1062         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1063                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1064
1065         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1066
1067         if (zio->io_bp_override) {
1068                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1069                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1070
1071                 *bp = *zio->io_bp_override;
1072                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1073
1074                 /*
1075                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1076                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1077                  * has already occurred.
1078                  */
1079                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1080                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1081                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1082                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1083                 }
1084
1085                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1086
1087                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1088                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1089
1090                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1091                     zp->zp_dedup_verify);
1092
1093                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1094                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1095                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1096                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1097                 }
1098                 zio->io_bp_override = NULL;
1099                 BP_ZERO(bp);
1100         }
1101
1102         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1103                 /*
1104                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1105                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1106                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1107                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1108                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1109                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1110                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1111                  */
1112                 pass = spa_sync_pass(spa);
1113
1114                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1115                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1116                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1117
1118                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1119                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1120
1121                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1122                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1123                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1124         }
1125
1126         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1127                 metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
1128                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1129                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize,
1130                     (size_t)metaslab_class_get_minblocksize(mc));
1131                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1132                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1133                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1134                 } else {
1135                         ASSERT(psize < lsize);
1136                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1137                 }
1138         }
1139
1140         /*
1141          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1142          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1143          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1144          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1145          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1146          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1147          */
1148         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1149             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1150             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1151                 ASSERT(psize != 0);
1152                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1153                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1154                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1155         } else {
1156                 BP_ZERO(bp);
1157                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1158         }
1159
1160         if (psize == 0) {
1161                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1162                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1163                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1164                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1165                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1166                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1167                 }
1168                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1169         } else {
1170                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1171                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1172                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1173                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1174                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1175                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1176                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1177                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1178                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1179                 if (zp->zp_dedup) {
1180                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1181                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1182                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1183                 }
1184                 if (zp->zp_nopwrite) {
1185                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1186                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1187                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1188                 }
1189         }
1190
1191         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1192 }
1193
1194 static int
1195 zio_free_bp_init(zio_t **ziop)
1196 {
1197         zio_t *zio = *ziop;
1198         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1199
1200         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1201                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1202                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1203         }
1204
1205         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1206 }
1207
1208 /*
1209  * ==========================================================================
1210  * Execute the I/O pipeline
1211  * ==========================================================================
1212  */
1213
1214 static void
1215 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1216 {
1217         spa_t *spa = zio->io_spa;
1218         zio_type_t t = zio->io_type;
1219         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1220
1221         ASSERT(q == ZIO_TASKQ_ISSUE || q == ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
1222
1223         /*
1224          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1225          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1226          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1227          */
1228         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1229                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1230
1231         /*
1232          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1233          */
1234         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1235                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1236
1237         /*
1238          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1239          * available.
1240          */
1241         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1242             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1243                 q++;
1244
1245         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1246
1247         /*
1248          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1249          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1250          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1251          */
1252 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
1253         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
1254 #else
1255         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
1256 #endif
1257         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1258             flags, &zio->io_tqent);
1259 }
1260
1261 static boolean_t
1262 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1263 {
1264         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1265         spa_t *spa = zio->io_spa;
1266
1267         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1268                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1269                 uint_t i;
1270                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1271                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1272                                 return (B_TRUE);
1273                 }
1274         }
1275
1276         return (B_FALSE);
1277 }
1278
1279 static int
1280 zio_issue_async(zio_t **ziop)
1281 {
1282         zio_t *zio = *ziop;
1283
1284         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1285
1286         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1287 }
1288
1289 void
1290 zio_interrupt(zio_t *zio)
1291 {
1292         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1293 }
1294
1295 /*
1296  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1297  *
1298  *      (1) the I/O completes
1299  *      (2) the pipeline stalls waiting for dependent child I/Os
1300  *      (3) the I/O issues, so we're waiting for an I/O completion interrupt
1301  *      (4) the I/O is delegated by vdev-level caching or aggregation
1302  *      (5) the I/O is deferred due to vdev-level queueing
1303  *      (6) the I/O is handed off to another thread.
1304  *
1305  * In all cases, the pipeline stops whenever there's no CPU work; it never
1306  * burns a thread in cv_wait().
1307  *
1308  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1309  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1310  */
1311 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1312
1313 void
1314 zio_execute(zio_t *zio)
1315 {
1316         zio->io_executor = curthread;
1317
1318         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1319                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1320                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1321                 int rv;
1322
1323                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1324                 ASSERT(ISP2(stage));
1325                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1326
1327                 do {
1328                         stage <<= 1;
1329                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1330
1331                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1332
1333                 /*
1334                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1335                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1336                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1337                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1338                  *
1339                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1340                  * be sent to disk promptly.
1341                  */
1342                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1343                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1344                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1345                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1346                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1347                         return;
1348                 }
1349
1350                 zio->io_stage = stage;
1351                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](&zio);
1352
1353                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1354                         return;
1355
1356                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1357         }
1358 }
1359
1360 /*
1361  * ==========================================================================
1362  * Initiate I/O, either sync or async
1363  * ==========================================================================
1364  */
1365 int
1366 zio_wait(zio_t *zio)
1367 {
1368         int error;
1369
1370         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1371         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1372
1373         zio->io_waiter = curthread;
1374
1375         zio_execute(zio);
1376
1377         mutex_enter(&zio->io_lock);
1378         while (zio->io_executor != NULL)
1379                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1380         mutex_exit(&zio->io_lock);
1381
1382         error = zio->io_error;
1383         zio_destroy(zio);
1384
1385         return (error);
1386 }
1387
1388 void
1389 zio_nowait(zio_t *zio)
1390 {
1391         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1392
1393         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1394             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1395                 /*
1396                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1397                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1398                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1399                  */
1400                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1401
1402                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1403         }
1404
1405         zio_execute(zio);
1406 }
1407
1408 /*
1409  * ==========================================================================
1410  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1411  * ==========================================================================
1412  */
1413
1414 static void
1415 zio_reexecute(zio_t *pio)
1416 {
1417         zio_t *cio, *cio_next;
1418
1419         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1420         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1421         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1422         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1423
1424         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1425         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1426         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1427         pio->io_reexecute = 0;
1428         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
1429         pio->io_error = 0;
1430         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1431                 pio->io_state[w] = 0;
1432         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1433                 pio->io_child_error[c] = 0;
1434
1435         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1436                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1437
1438         /*
1439          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1440          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1441          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1442          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1443          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1444          */
1445         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1446                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1447                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1448                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1449                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1450                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1451                 zio_reexecute(cio);
1452         }
1453
1454         /*
1455          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1456          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1457          * responsibility of the caller to wait on him.
1458          */
1459         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1460                 zio_execute(pio);
1461 }
1462
1463 void
1464 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1465 {
1466         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1467                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1468                     "failure and the failure mode property for this pool "
1469                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1470
1471         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1472
1473         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1474
1475         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1476                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1477                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1478                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1479
1480         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1481
1482         if (zio != NULL) {
1483                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1484                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1485                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1486                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1487                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1488                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1489         }
1490
1491         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1492 }
1493
1494 int
1495 zio_resume(spa_t *spa)
1496 {
1497         zio_t *pio;
1498
1499         /*
1500          * Reexecute all previously suspended i/o.
1501          */
1502         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1503         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1504         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1505         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1506         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1507         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1508
1509         if (pio == NULL)
1510                 return (0);
1511
1512         zio_reexecute(pio);
1513         return (zio_wait(pio));
1514 }
1515
1516 void
1517 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1518 {
1519         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1520         while (spa_suspended(spa))
1521                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1522         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1523 }
1524
1525 /*
1526  * ==========================================================================
1527  * Gang blocks.
1528  *
1529  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1530  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1531  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1532  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1533  * block from smaller fragments.
1534  *
1535  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1536  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1537  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1538  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1539  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1540  *
1541  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1542  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1543  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1544  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1545  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1546  *
1547  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1548  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1549  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1550  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1551  *
1552  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1553  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1554  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1555  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1556  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1557  * bps for every constituent of the gang block.
1558  *
1559  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1560  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1561  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1562  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1563  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1564  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1565  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1566  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1567  * gang header's blk_cksum as described above.
1568  *
1569  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1570  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1571  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1572  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1573  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1574  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1575  *
1576  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1577  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1578  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1579  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1580  *
1581  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1582  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1583  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1584  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1585  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1586  *
1587  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1588  * ==========================================================================
1589  */
1590
1591 static zio_t *
1592 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1593 {
1594         if (gn != NULL)
1595                 return (pio);
1596
1597         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1598             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1599             &pio->io_bookmark));
1600 }
1601
1602 zio_t *
1603 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1604 {
1605         zio_t *zio;
1606
1607         if (gn != NULL) {
1608                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1609                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1610                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1611                 /*
1612                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1613                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1614                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1615                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1616                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1617                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1618                  * this is just good hygiene.)
1619                  */
1620                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1621                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1622                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1623                 }
1624                 /*
1625                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1626                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1627                  */
1628                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1629                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1630         } else {
1631                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1632                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1633                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1634         }
1635
1636         return (zio);
1637 }
1638
1639 /* ARGSUSED */
1640 zio_t *
1641 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1642 {
1643         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1644             BP_IS_GANG(bp) ? SPA_GANGBLOCKSIZE : BP_GET_PSIZE(bp),
1645             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1646 }
1647
1648 /* ARGSUSED */
1649 zio_t *
1650 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1651 {
1652         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1653             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1654 }
1655
1656 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1657         NULL,
1658         zio_read_gang,
1659         zio_rewrite_gang,
1660         zio_free_gang,
1661         zio_claim_gang,
1662         NULL
1663 };
1664
1665 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1666
1667 static zio_gang_node_t *
1668 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1669 {
1670         zio_gang_node_t *gn;
1671
1672         ASSERT(*gnpp == NULL);
1673
1674         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1675         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1676         *gnpp = gn;
1677
1678         return (gn);
1679 }
1680
1681 static void
1682 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1683 {
1684         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1685
1686         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1687                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1688
1689         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1690         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1691         *gnpp = NULL;
1692 }
1693
1694 static void
1695 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1696 {
1697         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1698
1699         if (gn == NULL)
1700                 return;
1701
1702         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1703                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1704
1705         zio_gang_node_free(gnpp);
1706 }
1707
1708 static void
1709 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1710 {
1711         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1712
1713         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1714         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1715
1716         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1717             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1718             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1719 }
1720
1721 static void
1722 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1723 {
1724         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1725         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1726         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1727
1728         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1729         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1730
1731         if (zio->io_error)
1732                 return;
1733
1734         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1735                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1736
1737         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1738         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1739         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1740
1741         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1742                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1743                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1744                         continue;
1745                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1746         }
1747 }
1748
1749 static void
1750 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1751 {
1752         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1753         zio_t *zio;
1754
1755         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1756         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1757         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1758
1759         /*
1760          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1761          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1762          */
1763         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1764
1765         if (gn != NULL) {
1766                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1767
1768                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1769                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1770                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1771                                 continue;
1772                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1773                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1774                 }
1775         }
1776
1777         if (gn == gio->io_gang_tree && gio->io_data != NULL)
1778                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1779
1780         if (zio != pio)
1781                 zio_nowait(zio);
1782 }
1783
1784 static int
1785 zio_gang_assemble(zio_t **ziop)
1786 {
1787         zio_t *zio = *ziop;
1788         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1789
1790         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1791         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1792
1793         zio->io_gang_leader = zio;
1794
1795         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1796
1797         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1798 }
1799
1800 static int
1801 zio_gang_issue(zio_t **ziop)
1802 {
1803         zio_t *zio = *ziop;
1804         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1805
1806         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1807                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1808
1809         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1810         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1811
1812         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1813                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1814         else
1815                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1816
1817         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1818
1819         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1820 }
1821
1822 static void
1823 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1824 {
1825         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1826         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1827         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1828         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1829         uint64_t asize;
1830
1831         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1832                 return;
1833
1834         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1835
1836         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1837         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1838         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1839         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1840         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1841
1842         mutex_enter(&pio->io_lock);
1843         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1844                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1845                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1846                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1847                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1848         }
1849         mutex_exit(&pio->io_lock);
1850 }
1851
1852 static int
1853 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1854 {
1855         spa_t *spa = pio->io_spa;
1856         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1857         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1858         zio_t *zio;
1859         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1860         zio_gbh_phys_t *gbh;
1861         uint64_t txg = pio->io_txg;
1862         uint64_t resid = pio->io_size;
1863         uint64_t lsize;
1864         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1865         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1866         zio_prop_t zp;
1867         int error;
1868
1869         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1870             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1871             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1872         if (error) {
1873                 pio->io_error = error;
1874                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1875         }
1876
1877         if (pio == gio) {
1878                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1879         } else {
1880                 gnpp = pio->io_private;
1881                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1882         }
1883
1884         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1885         gbh = gn->gn_gbh;
1886         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1887
1888         /*
1889          * Create the gang header.
1890          */
1891         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1892             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1893
1894         /*
1895          * Create and nowait the gang children.
1896          */
1897         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1898                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1899                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1900                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1901
1902                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1903                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1904                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1905                 zp.zp_level = 0;
1906                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1907                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
1908                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1909                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
1910
1911                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1912                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1913                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
1914                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1915                     &pio->io_bookmark));
1916         }
1917
1918         /*
1919          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1920          */
1921         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1922
1923         zio_nowait(zio);
1924
1925         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1926 }
1927
1928 /*
1929  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
1930  * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
1931  * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
1932  * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
1933  * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
1934  * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
1935  */
1936 static int
1937 zio_nop_write(zio_t **ziop)
1938 {
1939         zio_t *zio = *ziop;
1940         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1941         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
1942         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1943
1944         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
1945         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1946         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
1947         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1948         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1949         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
1950
1951         /*
1952          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
1953          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
1954          * If they don't then just continue with the pipeline which will
1955          * allocate a new bp.
1956          */
1957         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
1958             !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
1959             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
1960             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
1961             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
1962             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
1963                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1964
1965         /*
1966          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
1967          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
1968          */
1969         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
1970                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
1971                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
1972                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
1973                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
1974                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
1975                     sizeof (uint64_t)) == 0);
1976
1977                 *bp = *bp_orig;
1978                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1979                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1980         }
1981
1982         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1983 }
1984
1985 /*
1986  * ==========================================================================
1987  * Dedup
1988  * ==========================================================================
1989  */
1990 static void
1991 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1992 {
1993         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1994         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1995         ddt_phys_t *ddp;
1996         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1997
1998         mutex_enter(&pio->io_lock);
1999         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2000         if (zio->io_error == 0)
2001                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2002         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
2003                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
2004         else
2005                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
2006         mutex_exit(&pio->io_lock);
2007 }
2008
2009 static int
2010 zio_ddt_read_start(zio_t **ziop)
2011 {
2012         zio_t *zio = *ziop;
2013         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2014
2015         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2016         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2017         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2018
2019         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2020                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2021                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2022                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2023                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2024                 blkptr_t blk;
2025
2026                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2027                 zio->io_vsd = dde;
2028
2029                 if (ddp_self == NULL)
2030                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2031
2032                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2033                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2034                                 continue;
2035                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2036                             &blk);
2037                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2038                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
2039                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
2040                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
2041                             &zio->io_bookmark));
2042                 }
2043                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2044         }
2045
2046         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2047             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2048             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2049
2050         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2051 }
2052
2053 static int
2054 zio_ddt_read_done(zio_t **ziop)
2055 {
2056         zio_t *zio = *ziop;
2057         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2058
2059         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
2060                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2061
2062         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2063         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2064         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2065
2066         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2067                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2068                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2069                 if (ddt == NULL) {
2070                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2071                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2072                 }
2073                 if (dde == NULL) {
2074                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2075                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2076                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2077                 }
2078                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2079                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2080                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2081                 }
2082                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2083                 zio->io_vsd = NULL;
2084         }
2085
2086         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2087
2088         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2089 }
2090
2091 static boolean_t
2092 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2093 {
2094         spa_t *spa = zio->io_spa;
2095
2096         /*
2097          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2098          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2099          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2100          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2101          */
2102         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2103                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2104
2105                 if (lio != NULL) {
2106                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2107                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2108                             zio->io_orig_size) != 0);
2109                 }
2110         }
2111
2112         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2113                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2114
2115                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2116                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2117                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2118                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2119                         int error;
2120
2121                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2122
2123                         ddt_exit(ddt);
2124
2125                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2126                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2127                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2128                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2129
2130                         if (error == 0) {
2131                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2132                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2133                                     zio->io_orig_size) != 0)
2134                                         error = SET_ERROR(EEXIST);
2135                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
2136                         }
2137
2138                         ddt_enter(ddt);
2139                         return (error != 0);
2140                 }
2141         }
2142
2143         return (B_FALSE);
2144 }
2145
2146 static void
2147 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2148 {
2149         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2150         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2151         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2152         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2153         zio_t *pio;
2154
2155         if (zio->io_error)
2156                 return;
2157
2158         ddt_enter(ddt);
2159
2160         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2161
2162         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2163
2164         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2165                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2166
2167         ddt_exit(ddt);
2168 }
2169
2170 static void
2171 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2172 {
2173         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2174         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2175         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2176         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2177
2178         ddt_enter(ddt);
2179
2180         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2181         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2182         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2183
2184         if (zio->io_error == 0) {
2185                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2186                         ddt_phys_addref(ddp);
2187         } else {
2188                 ddt_phys_clear(ddp);
2189         }
2190
2191         ddt_exit(ddt);
2192 }
2193
2194 static void
2195 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2196 {
2197         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2198         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2199         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2200         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2201         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2202         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2203         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2204
2205         ddt_enter(ddt);
2206
2207         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2208         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2209         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2210
2211         if (zio->io_error == 0) {
2212                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2213                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2214                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2215                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2216                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2217                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2218         }
2219
2220         ddt_exit(ddt);
2221 }
2222
2223 static int
2224 zio_ddt_write(zio_t **ziop)
2225 {
2226         zio_t *zio = *ziop;
2227         spa_t *spa = zio->io_spa;
2228         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2229         uint64_t txg = zio->io_txg;
2230         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2231         int p = zp->zp_copies;
2232         int ditto_copies;
2233         zio_t *cio = NULL;
2234         zio_t *dio = NULL;
2235         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2236         ddt_entry_t *dde;
2237         ddt_phys_t *ddp;
2238
2239         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2240         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2241         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2242
2243         ddt_enter(ddt);
2244         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2245         ddp = &dde->dde_phys[p];
2246
2247         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2248                 /*
2249                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2250                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2251                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2252                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2253                  */
2254                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2255                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2256                         zio_pop_transforms(zio);
2257                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2258                         BP_ZERO(bp);
2259                 } else {
2260                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
2261                 }
2262                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2263                 ddt_exit(ddt);
2264                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2265         }
2266
2267         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2268         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2269
2270         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2271             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2272                 zio_prop_t czp = *zp;
2273
2274                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2275
2276                 /*
2277                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2278                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2279                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2280                  * This is safe, because using the override bp is just an
2281                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2282                  */
2283                 if (zio->io_bp_override) {
2284                         zio_pop_transforms(zio);
2285                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2286                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2287                         zio->io_bp_override = NULL;
2288                         BP_ZERO(bp);
2289                         ddt_exit(ddt);
2290                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2291                 }
2292
2293                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2294                     zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
2295                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2296                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2297
2298                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2299                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2300         }
2301
2302         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2303                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2304                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2305                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2306                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2307                 else
2308                         ddt_phys_addref(ddp);
2309         } else if (zio->io_bp_override) {
2310                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2311                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2312                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2313                 ddt_phys_addref(ddp);
2314         } else {
2315                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2316                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
2317                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2318                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2319
2320                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2321                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2322         }
2323
2324         ddt_exit(ddt);
2325
2326         if (cio)
2327                 zio_nowait(cio);
2328         if (dio)
2329                 zio_nowait(dio);
2330
2331         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2332 }
2333
2334 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2335
2336 static int
2337 zio_ddt_free(zio_t **ziop)
2338 {
2339         zio_t *zio = *ziop;
2340         spa_t *spa = zio->io_spa;
2341         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2342         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2343         ddt_entry_t *dde;
2344         ddt_phys_t *ddp;
2345
2346         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2347         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2348
2349         ddt_enter(ddt);
2350         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2351         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2352         ddt_phys_decref(ddp);
2353         ddt_exit(ddt);
2354
2355         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2356 }
2357
2358 /*
2359  * ==========================================================================
2360  * Allocate and free blocks
2361  * ==========================================================================
2362  */
2363 static int
2364 zio_dva_allocate(zio_t **ziop)
2365 {
2366         zio_t *zio = *ziop;
2367         spa_t *spa = zio->io_spa;
2368         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2369         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2370         int error;
2371         int flags = 0;
2372
2373         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2374                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2375                 zio->io_gang_leader = zio;
2376         }
2377
2378         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2379         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2380         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2381         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2382         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2383
2384         /*
2385          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2386          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2387          * the "fast" gang feature.
2388          */
2389         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2390         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2391             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2392         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2393             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2394
2395         if (error) {
2396                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2397                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2398                     error);
2399                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2400                         return (zio_write_gang_block(zio));
2401                 zio->io_error = error;
2402         }
2403
2404         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2405 }
2406
2407 static int
2408 zio_dva_free(zio_t **ziop)
2409 {
2410         zio_t *zio = *ziop;
2411
2412         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2413
2414         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2415 }
2416
2417 static int
2418 zio_dva_claim(zio_t **ziop)
2419 {
2420         zio_t *zio = *ziop;
2421         int error;
2422
2423         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2424         if (error)
2425                 zio->io_error = error;
2426
2427         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2428 }
2429
2430 /*
2431  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2432  * and we want to give back the block we just allocated.
2433  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2434  */
2435 static void
2436 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2437 {
2438         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2439         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2440
2441         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2442                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2443
2444         if (gn != NULL) {
2445                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2446                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2447                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2448                 }
2449         }
2450 }
2451
2452 /*
2453  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2454  */
2455 int
2456 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
2457     uint64_t size, boolean_t use_slog)
2458 {
2459         int error = 1;
2460
2461         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2462
2463         /*
2464          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2465          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2466          * when allocating them.
2467          */
2468         if (use_slog) {
2469                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2470                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2471                     METASLAB_HINTBP_AVOID | METASLAB_GANG_AVOID);
2472         }
2473
2474         if (error) {
2475                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2476                     new_bp, 1, txg, old_bp,
2477                     METASLAB_HINTBP_AVOID);
2478         }
2479
2480         if (error == 0) {
2481                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2482                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2483                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2484                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2485                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2486                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2487                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2488                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2489                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2490                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2491         }
2492
2493         return (error);
2494 }
2495
2496 /*
2497  * Free an intent log block.
2498  */
2499 void
2500 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2501 {
2502         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2503         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2504
2505         zio_free(spa, txg, bp);
2506 }
2507
2508 /*
2509  * ==========================================================================
2510  * Read, write and delete to physical devices
2511  * ==========================================================================
2512  */
2513 static int
2514 zio_vdev_io_start(zio_t **ziop)
2515 {
2516         zio_t *zio = *ziop;
2517         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2518         uint64_t align;
2519         spa_t *spa = zio->io_spa;
2520
2521         ASSERT(zio->io_error == 0);
2522         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2523
2524         if (vd == NULL) {
2525                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2526                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2527
2528                 /*
2529                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2530                  */
2531                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2532         }
2533
2534         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
2535                 trim_map_free(vd, zio->io_offset, zio->io_size, zio->io_txg);
2536                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2537         }
2538
2539         /*
2540          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2541          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2542          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2543          * characteristics:
2544          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2545          *      - any reads of user data
2546          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2547          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2548          */
2549         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2550             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2551             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2552             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2553                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2554                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2555                 if (old != new)
2556                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2557         }
2558
2559         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2560
2561         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2562                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2563                 char *abuf = NULL;
2564                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2565                     zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2566                         abuf = zio_buf_alloc(asize);
2567                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2568                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2569                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2570                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2571                 }
2572                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, abuf ? asize : 0,
2573                     zio_subblock);
2574         }
2575
2576         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2577         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2578         VERIFY(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || spa_writeable(spa));
2579
2580         /*
2581          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2582          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2583          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2584          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2585          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2586          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2587          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2588          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2589          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2590          * The same logic applies to any form of nested replication:
2591          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2592          */
2593         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2594             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2595             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2596             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2597                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2598                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2599                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2600         }
2601
2602         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2603             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2604
2605                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
2606                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2607
2608                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2609                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2610                 *ziop = zio;
2611
2612                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2613                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2614                         zio_interrupt(zio);
2615                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2616                 }
2617         }
2618
2619         /*
2620          * Note that we ignore repair writes for TRIM because they can conflict
2621          * with normal writes. This isn't an issue because, by definition, we
2622          * only repair blocks that aren't freed.
2623          */
2624         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2625             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2626                 if (!trim_map_write_start(zio))
2627                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2628         }
2629
2630         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2631 }
2632
2633 static int
2634 zio_vdev_io_done(zio_t **ziop)
2635 {
2636         zio_t *zio = *ziop;
2637         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2638         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2639         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2640
2641         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2642                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2643
2644         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2645             zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
2646
2647         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2648             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2649
2650                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2651                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR))
2652                         trim_map_write_done(zio);
2653
2654                 vdev_queue_io_done(zio);
2655
2656                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2657                         vdev_cache_write(zio);
2658
2659                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2660                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2661                             zio, EIO);
2662
2663                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2664                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2665
2666                 if (zio->io_error) {
2667                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2668                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2669                         } else {
2670                                 unexpected_error = B_TRUE;
2671                         }
2672                 }
2673         }
2674
2675         ops->vdev_op_io_done(zio);
2676
2677         if (unexpected_error)
2678                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2679
2680         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2681 }
2682
2683 /*
2684  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2685  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2686  */
2687 static void
2688 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2689     const void *good_buf)
2690 {
2691         /* no processing needed */
2692         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2693 }
2694
2695 /*ARGSUSED*/
2696 void
2697 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2698 {
2699         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2700
2701         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2702
2703         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2704         zcr->zcr_cbdata = buf;
2705         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2706         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2707 }
2708
2709 static int
2710 zio_vdev_io_assess(zio_t **ziop)
2711 {
2712         zio_t *zio = *ziop;
2713         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2714
2715         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2716                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2717
2718         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2719                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2720
2721         if (zio->io_vsd != NULL) {
2722                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2723                 zio->io_vsd = NULL;
2724         }
2725
2726         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2727                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2728
2729         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL && zio->io_cmd == DKIOCTRIM)
2730                 switch (zio->io_error) {
2731                 case 0:
2732                         ZIO_TRIM_STAT_INCR(bytes, zio->io_size);
2733                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(success);
2734                         break;
2735                 case EOPNOTSUPP:
2736                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(unsupported);
2737                         break;
2738                 default:
2739                         ZIO_TRIM_STAT_BUMP(failed);
2740                         break;
2741                 }
2742
2743         /*
2744          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2745          *
2746          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2747          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2748          */
2749         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2750             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2751                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2752                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2753                 zio->io_error = 0;
2754                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2755                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2756                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2757                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2758                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2759                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2760         }
2761
2762         /*
2763          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2764          * if the device is not accessible at all.
2765          */
2766         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2767             !vdev_accessible(vd, zio))
2768                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
2769
2770         /*
2771          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2772          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2773          */
2774         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2775             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2776                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2777         }
2778
2779         if (zio->io_error)
2780                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2781
2782         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2783             zio->io_physdone != NULL) {
2784                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
2785                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
2786                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
2787         }
2788
2789         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2790 }
2791
2792 void
2793 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2794 {
2795         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2796         ASSERT(zio->io_error == 0);
2797
2798         zio->io_stage >>= 1;
2799 }
2800
2801 void
2802 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2803 {
2804         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2805
2806         zio->io_stage >>= 1;
2807 }
2808
2809 void
2810 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2811 {
2812         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2813         ASSERT(zio->io_error == 0);
2814
2815         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2816         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2817 }
2818
2819 /*
2820  * ==========================================================================
2821  * Generate and verify checksums
2822  * ==========================================================================
2823  */
2824 static int
2825 zio_checksum_generate(zio_t **ziop)
2826 {
2827         zio_t *zio = *ziop;
2828         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2829         enum zio_checksum checksum;
2830
2831         if (bp == NULL) {
2832                 /*
2833                  * This is zio_write_phys().
2834                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2835                  */
2836                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2837
2838                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2839                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2840
2841                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2842         } else {
2843                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2844                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2845                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2846                 } else {
2847                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2848                 }
2849         }
2850
2851         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2852
2853         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2854 }
2855
2856 static int
2857 zio_checksum_verify(zio_t **ziop)
2858 {
2859         zio_t *zio = *ziop;
2860         zio_bad_cksum_t info;
2861         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2862         int error;
2863
2864         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2865
2866         if (bp == NULL) {
2867                 /*
2868                  * This is zio_read_phys().
2869                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2870                  */
2871                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2872                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2873
2874                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2875         }
2876
2877         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2878                 zio->io_error = error;
2879                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2880                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2881                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2882                             zio->io_size, NULL, &info);
2883                 }
2884         }
2885
2886         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2887 }
2888
2889 /*
2890  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2891  */
2892 void
2893 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2894 {
2895         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2896 }
2897
2898 /*
2899  * ==========================================================================
2900  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2901  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2902  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2903  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2904  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2905  * ==========================================================================
2906  */
2907 int
2908 zio_worst_error(int e1, int e2)
2909 {
2910         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2911         int r1, r2;
2912
2913         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2914                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2915                         break;
2916
2917         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2918                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2919                         break;
2920
2921         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2922 }
2923
2924 /*
2925  * ==========================================================================
2926  * I/O completion
2927  * ==========================================================================
2928  */
2929 static int
2930 zio_ready(zio_t **ziop)
2931 {
2932         zio_t *zio = *ziop;
2933         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2934         zio_t *pio, *pio_next;
2935
2936         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2937             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2938                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2939
2940         if (zio->io_ready) {
2941                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2942                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
2943                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
2944                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2945
2946                 zio->io_ready(zio);
2947         }
2948
2949         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2950                 zio->io_bp_copy = *bp;
2951
2952         if (zio->io_error)
2953                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2954
2955         mutex_enter(&zio->io_lock);
2956         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2957         pio = zio_walk_parents(zio);
2958         mutex_exit(&zio->io_lock);
2959
2960         /*
2961          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2962          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2963          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2964          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2965          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2966          */
2967         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2968                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2969                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2970         }
2971
2972         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2973                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2974                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2975                 } else {
2976                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2977                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2978                 }
2979         }
2980
2981         if (zio_injection_enabled &&
2982             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2983                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2984
2985         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2986 }
2987
2988 static int
2989 zio_done(zio_t **ziop)
2990 {
2991         zio_t *zio = *ziop;
2992         spa_t *spa = zio->io_spa;
2993         zio_t *lio = zio->io_logical;
2994         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2995         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2996         uint64_t psize = zio->io_size;
2997         zio_t *pio, *pio_next;
2998
2999         /*
3000          * If our children haven't all completed,
3001          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
3002          */
3003         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
3004             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
3005             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
3006             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
3007                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3008
3009         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
3010                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
3011                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
3012
3013         if (bp != NULL) {
3014                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
3015                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
3016                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
3017                     (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
3018                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
3019                     zio->io_bp_override == NULL &&
3020                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
3021                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
3022                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
3023                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
3024                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
3025                 }
3026                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
3027                         VERIFY(BP_EQUAL(bp, &zio->io_bp_orig));
3028         }
3029
3030         /*
3031          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
3032          */
3033         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
3034         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
3035         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
3036
3037         /*
3038          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
3039          * checksum reports now while we still have the transformed data.
3040          */
3041         if (zio->io_error == 0) {
3042                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3043                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3044                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
3045                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
3046                         char *abuf = zio->io_data;
3047
3048                         if (asize != psize) {
3049                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
3050                                 bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
3051                                 bzero(abuf + psize, asize - psize);
3052                         }
3053
3054                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3055                         zcr->zcr_next = NULL;
3056                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
3057                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3058
3059                         if (asize != psize)
3060                                 zio_buf_free(abuf, asize);
3061                 }
3062         }
3063
3064         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
3065
3066         vdev_stat_update(zio, psize);
3067
3068         if (zio->io_error) {
3069                 /*
3070                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
3071                  * generate an error message describing the I/O failure
3072                  * at the block level.  We ignore these errors if the
3073                  * device is currently unavailable.
3074                  */
3075                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
3076                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
3077
3078                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
3079                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
3080                     zio == lio) {
3081                         /*
3082                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
3083                          * error and generate a logical data ereport.
3084                          */
3085                         spa_log_error(spa, zio);
3086                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
3087                             0, 0);
3088                 }
3089         }
3090
3091         if (zio->io_error && zio == lio) {
3092                 /*
3093                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
3094                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
3095                  */
3096                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
3097                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3098
3099                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
3100                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
3101                         if (zio->io_error != ENOSPC)
3102                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
3103                         else
3104                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3105                 }
3106
3107                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
3108                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
3109                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
3110                     zio->io_error == ENXIO &&
3111                     spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
3112                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
3113                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3114
3115                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
3116                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
3117
3118                 /*
3119                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3120                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3121                  * based on checksums.  It also might be a good place
3122                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3123                  * processing.
3124                  */
3125         }
3126
3127         /*
3128          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3129          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3130          * errors with errors that happened to the zio itself when
3131          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3132          */
3133         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3134
3135         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3136             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3137             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
3138                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
3139
3140         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3141
3142         /*
3143          * Godfather I/Os should never suspend.
3144          */
3145         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3146             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3147                 zio->io_reexecute = 0;
3148
3149         if (zio->io_reexecute) {
3150                 /*
3151                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3152                  *
3153                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3154                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3155                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3156                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3157                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3158                  *
3159                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3160                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3161                  * parents not executing until children are ready.
3162                  */
3163                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3164
3165                 zio->io_gang_leader = NULL;
3166
3167                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3168                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3169                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3170
3171                 /*
3172                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3173                  * not a true parent to them. It will track them through
3174                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3175                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3176                  * I/O to return status without blocking.
3177                  */
3178                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3179                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3180                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3181
3182                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3183                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3184                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3185                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3186                         }
3187                 }
3188
3189                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3190                         /*
3191                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3192                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3193                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3194                          */
3195                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3196                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3197                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3198                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3199                         /*
3200                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3201                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3202                          */
3203                         zio_suspend(spa, zio);
3204                 } else {
3205                         /*
3206                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3207                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3208                          */
3209 #if defined(illumos) || !defined(_KERNEL)
3210                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_next == NULL);
3211 #else
3212                         ASSERT(zio->io_tqent.tqent_task.ta_pending == 0);
3213 #endif
3214                         spa_taskq_dispatch_ent(spa, ZIO_TYPE_CLAIM,
3215                             ZIO_TASKQ_ISSUE, (task_func_t *)zio_reexecute, zio,
3216                             0, &zio->io_tqent);
3217                 }
3218                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3219         }
3220
3221         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3222         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3223         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3224
3225         /*
3226          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3227          */
3228         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3229                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3230                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3231                 zcr->zcr_next = NULL;
3232                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3233                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3234         }
3235
3236         /*
3237          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3238          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3239          * such, cannot acquire any new parents.
3240          */
3241         if (zio->io_done)
3242                 zio->io_done(zio);
3243
3244         mutex_enter(&zio->io_lock);
3245         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3246         mutex_exit(&zio->io_lock);
3247
3248         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3249                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3250                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3251                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3252                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3253         }
3254
3255         if (zio->io_waiter != NULL) {
3256                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3257                 zio->io_executor = NULL;
3258                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3259                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3260         } else {
3261                 zio_destroy(zio);
3262         }
3263
3264         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3265 }
3266
3267 /*
3268  * ==========================================================================
3269  * I/O pipeline definition
3270  * ==========================================================================
3271  */
3272 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3273         NULL,
3274         zio_read_bp_init,
3275         zio_free_bp_init,
3276         zio_issue_async,
3277         zio_write_bp_init,
3278         zio_checksum_generate,
3279         zio_nop_write,
3280         zio_ddt_read_start,
3281         zio_ddt_read_done,
3282         zio_ddt_write,
3283         zio_ddt_free,
3284         zio_gang_assemble,
3285         zio_gang_issue,
3286         zio_dva_allocate,
3287         zio_dva_free,
3288         zio_dva_claim,
3289         zio_ready,
3290         zio_vdev_io_start,
3291         zio_vdev_io_done,
3292         zio_vdev_io_assess,
3293         zio_checksum_verify,
3294         zio_done
3295 };
3296
3297 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3298 boolean_t
3299 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3300     const zbookmark_t *zb2)
3301 {
3302         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3303
3304         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3305         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3306
3307         /*
3308          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3309          * everything else.
3310          */
3311         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3312                 return (B_TRUE);
3313
3314         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3315         if (dnp == NULL)
3316                 return (B_FALSE);
3317
3318         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3319             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3320
3321         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3322             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3323
3324         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3325                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3326                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3327                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3328         }
3329
3330         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3331                 return (B_TRUE);
3332         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3333                 return (B_FALSE);
3334         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3335                 return (B_FALSE);
3336         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3337 }