Use cv_wait_io() which will will account for iowait
[zfs.git] / module / 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) 2012 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
40 /*
41  * ==========================================================================
42  * I/O priority table
43  * ==========================================================================
44  */
45 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
46         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
47         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
48         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
49         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
50         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
51         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
52         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
53         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
54         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
55         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
56         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
57         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
58 };
59
60 /*
61  * ==========================================================================
62  * I/O type descriptions
63  * ==========================================================================
64  */
65 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
66         "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl"
67 };
68
69 /*
70  * ==========================================================================
71  * I/O kmem caches
72  * ==========================================================================
73  */
74 kmem_cache_t *zio_cache;
75 kmem_cache_t *zio_link_cache;
76 kmem_cache_t *zio_vdev_cache;
77 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
78 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
79 int zio_bulk_flags = 0;
80 int zio_delay_max = ZIO_DELAY_MAX;
81
82 #ifdef _KERNEL
83 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
84 #endif
85 extern int zfs_mg_alloc_failures;
86
87 /*
88  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
89  * stage set or will have it later in its lifetime.
90  */
91 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
92
93 int zio_requeue_io_start_cut_in_line = 1;
94
95 #ifdef ZFS_DEBUG
96 int zio_buf_debug_limit = 16384;
97 #else
98 int zio_buf_debug_limit = 0;
99 #endif
100
101 static inline void __zio_execute(zio_t *zio);
102
103 static int
104 zio_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
105 {
106         zio_t *zio = arg;
107
108         bzero(zio, sizeof (zio_t));
109
110         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
111         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
112
113         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
114             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
115         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
116             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
117
118         return (0);
119 }
120
121 static void
122 zio_dest(void *arg, void *unused)
123 {
124         zio_t *zio = arg;
125
126         mutex_destroy(&zio->io_lock);
127         cv_destroy(&zio->io_cv);
128         list_destroy(&zio->io_parent_list);
129         list_destroy(&zio->io_child_list);
130 }
131
132 void
133 zio_init(void)
134 {
135         size_t c;
136         vmem_t *data_alloc_arena = NULL;
137
138 #ifdef _KERNEL
139         data_alloc_arena = zio_alloc_arena;
140 #endif
141         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache", sizeof (zio_t), 0,
142             zio_cons, zio_dest, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
143         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
144             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
145         zio_vdev_cache = kmem_cache_create("zio_vdev_cache", sizeof(vdev_io_t),
146             PAGESIZE, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_VMEM);
147
148         /*
149          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
150          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
151          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
152          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
153          */
154         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
155                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
156                 size_t p2 = size;
157                 size_t align = 0;
158
159                 while (p2 & (p2 - 1))
160                         p2 &= p2 - 1;
161
162                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
163                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
164                 } else if (P2PHASE(size, PAGESIZE) == 0) {
165                         align = PAGESIZE;
166                 } else if (P2PHASE(size, p2 >> 2) == 0) {
167                         align = p2 >> 2;
168                 }
169
170                 if (align != 0) {
171                         char name[36];
172                         int flags = zio_bulk_flags;
173
174                         /*
175                          * The smallest buffers (512b) are heavily used and
176                          * experience a lot of churn.  The slabs allocated
177                          * for them are also relatively small (32K).  Thus
178                          * in over to avoid expensive calls to vmalloc() we
179                          * make an exception to the usual slab allocation
180                          * policy and force these buffers to be kmem backed.
181                          */
182                         if (size == (1 << SPA_MINBLOCKSHIFT))
183                                 flags |= KMC_KMEM;
184
185                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
186                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
187                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, flags);
188
189                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
190                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
191                             align, NULL, NULL, NULL, NULL,
192                             data_alloc_arena, flags);
193                 }
194         }
195
196         while (--c != 0) {
197                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
198                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
199                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
200
201                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
202                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
203                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
204         }
205
206         /*
207          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
208          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
209          */
210         zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
211
212         zio_inject_init();
213 }
214
215 void
216 zio_fini(void)
217 {
218         size_t c;
219         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
220         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
221
222         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
223                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
224                         last_cache = zio_buf_cache[c];
225                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
226                 }
227                 zio_buf_cache[c] = NULL;
228
229                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
230                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
231                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
232                 }
233                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
234         }
235
236         kmem_cache_destroy(zio_vdev_cache);
237         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
238         kmem_cache_destroy(zio_cache);
239
240         zio_inject_fini();
241 }
242
243 /*
244  * ==========================================================================
245  * Allocate and free I/O buffers
246  * ==========================================================================
247  */
248
249 /*
250  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
251  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
252  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
253  * excess / transient data in-core during a crashdump.
254  */
255 void *
256 zio_buf_alloc(size_t size)
257 {
258         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
259
260         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
261
262         return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
263 }
264
265 /*
266  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
267  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
268  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
269  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
270  */
271 void *
272 zio_data_buf_alloc(size_t size)
273 {
274         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
275
276         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
277
278         return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c],
279             KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
280 }
281
282 void
283 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
284 {
285         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
286
287         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
288
289         kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
290 }
291
292 void
293 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
294 {
295         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
296
297         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
298
299         kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
300 }
301
302 /*
303  * Dedicated I/O buffers to ensure that memory fragmentation never prevents
304  * or significantly delays the issuing of a zio.   These buffers are used
305  * to aggregate I/O and could be used for raidz stripes.
306  */
307 void *
308 zio_vdev_alloc(void)
309 {
310         return (kmem_cache_alloc(zio_vdev_cache, KM_PUSHPAGE));
311 }
312
313 void
314 zio_vdev_free(void *buf)
315 {
316         kmem_cache_free(zio_vdev_cache, buf);
317
318 }
319
320 /*
321  * ==========================================================================
322  * Push and pop I/O transform buffers
323  * ==========================================================================
324  */
325 static void
326 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
327         zio_transform_func_t *transform)
328 {
329         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_PUSHPAGE);
330
331         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
332         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
333         zt->zt_bufsize = bufsize;
334         zt->zt_transform = transform;
335
336         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
337         zio->io_transform_stack = zt;
338
339         zio->io_data = data;
340         zio->io_size = size;
341 }
342
343 static void
344 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
345 {
346         zio_transform_t *zt;
347
348         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
349                 if (zt->zt_transform != NULL)
350                         zt->zt_transform(zio,
351                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
352
353                 if (zt->zt_bufsize != 0)
354                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
355
356                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
357                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
358                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
359
360                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
361         }
362 }
363
364 /*
365  * ==========================================================================
366  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
367  * ==========================================================================
368  */
369 static void
370 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
371 {
372         ASSERT(zio->io_size > size);
373
374         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
375                 bcopy(zio->io_data, data, size);
376 }
377
378 static void
379 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
380 {
381         if (zio->io_error == 0 &&
382             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
383             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
384                 zio->io_error = EIO;
385 }
386
387 /*
388  * ==========================================================================
389  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
390  * ==========================================================================
391  */
392 /*
393  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
394  *        continue calling these functions until they return NULL.
395  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
396  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
397  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
398  *        io_walk_link, which gets annoying.)
399  */
400 zio_t *
401 zio_walk_parents(zio_t *cio)
402 {
403         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
404         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
405
406         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
407         cio->io_walk_link = zl;
408
409         if (zl == NULL)
410                 return (NULL);
411
412         ASSERT(zl->zl_child == cio);
413         return (zl->zl_parent);
414 }
415
416 zio_t *
417 zio_walk_children(zio_t *pio)
418 {
419         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
420         list_t *cl = &pio->io_child_list;
421
422         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
423         pio->io_walk_link = zl;
424
425         if (zl == NULL)
426                 return (NULL);
427
428         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
429         return (zl->zl_child);
430 }
431
432 zio_t *
433 zio_unique_parent(zio_t *cio)
434 {
435         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
436
437         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
438         return (pio);
439 }
440
441 void
442 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
443 {
444         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_PUSHPAGE);
445         int w;
446
447         /*
448          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
449          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
450          * Vdev I/Os can only have vdev children.
451          * The following ASSERT captures all of these constraints.
452          */
453         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
454
455         zl->zl_parent = pio;
456         zl->zl_child = cio;
457
458         mutex_enter(&cio->io_lock);
459         mutex_enter(&pio->io_lock);
460
461         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
462
463         for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
464                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
465
466         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
467         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
468
469         pio->io_child_count++;
470         cio->io_parent_count++;
471
472         mutex_exit(&pio->io_lock);
473         mutex_exit(&cio->io_lock);
474 }
475
476 static void
477 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
478 {
479         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
480         ASSERT(zl->zl_child == cio);
481
482         mutex_enter(&cio->io_lock);
483         mutex_enter(&pio->io_lock);
484
485         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
486         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
487
488         pio->io_child_count--;
489         cio->io_parent_count--;
490
491         mutex_exit(&pio->io_lock);
492         mutex_exit(&cio->io_lock);
493
494         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
495 }
496
497 static boolean_t
498 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
499 {
500         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
501         boolean_t waiting = B_FALSE;
502
503         mutex_enter(&zio->io_lock);
504         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
505         if (*countp != 0) {
506                 zio->io_stage >>= 1;
507                 zio->io_stall = countp;
508                 waiting = B_TRUE;
509         }
510         mutex_exit(&zio->io_lock);
511
512         return (waiting);
513 }
514
515 __attribute__((always_inline))
516 static inline void
517 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
518 {
519         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
520         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
521
522         mutex_enter(&pio->io_lock);
523         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
524                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
525         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
526         ASSERT3U(*countp, >, 0);
527         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
528                 pio->io_stall = NULL;
529                 mutex_exit(&pio->io_lock);
530                 __zio_execute(pio);
531         } else {
532                 mutex_exit(&pio->io_lock);
533         }
534 }
535
536 static void
537 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
538 {
539         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
540                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
541 }
542
543 /*
544  * ==========================================================================
545  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
546  * ==========================================================================
547  */
548 static zio_t *
549 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
550     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
551     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
552     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
553     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
554 {
555         zio_t *zio;
556
557         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
558         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
559         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
560
561         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
562         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
563         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
564
565         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_PUSHPAGE);
566
567         if (vd != NULL)
568                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
569         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
570                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
571         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
572                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
573         else
574                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
575
576         if (bp != NULL) {
577                 zio->io_logical = NULL;
578                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
579                 zio->io_bp_copy = *bp;
580                 zio->io_bp_orig = *bp;
581                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
582                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
583                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
584                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
585                         zio->io_logical = zio;
586                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
587                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
588         } else {
589                 zio->io_logical = NULL;
590                 zio->io_bp = NULL;
591                 bzero(&zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t));
592                 bzero(&zio->io_bp_orig, sizeof (blkptr_t));
593         }
594
595         zio->io_spa = spa;
596         zio->io_txg = txg;
597         zio->io_ready = NULL;
598         zio->io_done = done;
599         zio->io_private = private;
600         zio->io_prev_space_delta = 0;
601         zio->io_type = type;
602         zio->io_priority = priority;
603         zio->io_vd = vd;
604         zio->io_vsd = NULL;
605         zio->io_vsd_ops = NULL;
606         zio->io_offset = offset;
607         zio->io_deadline = 0;
608         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
609         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
610         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
611         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
612         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
613         bzero(&zio->io_prop, sizeof (zio_prop_t));
614         zio->io_cmd = 0;
615         zio->io_reexecute = 0;
616         zio->io_bp_override = NULL;
617         zio->io_walk_link = NULL;
618         zio->io_transform_stack = NULL;
619         zio->io_delay = 0;
620         zio->io_error = 0;
621         zio->io_child_count = 0;
622         zio->io_parent_count = 0;
623         zio->io_stall = NULL;
624         zio->io_gang_leader = NULL;
625         zio->io_gang_tree = NULL;
626         zio->io_executor = NULL;
627         zio->io_waiter = NULL;
628         zio->io_cksum_report = NULL;
629         zio->io_ena = 0;
630         bzero(zio->io_child_error, sizeof (int) * ZIO_CHILD_TYPES);
631         bzero(zio->io_children,
632             sizeof (uint64_t) * ZIO_CHILD_TYPES * ZIO_WAIT_TYPES);
633         bzero(&zio->io_bookmark, sizeof (zbookmark_t));
634
635         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
636         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
637
638         if (zb != NULL)
639                 zio->io_bookmark = *zb;
640
641         if (pio != NULL) {
642                 if (zio->io_logical == NULL)
643                         zio->io_logical = pio->io_logical;
644                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
645                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
646                 zio_add_child(pio, zio);
647         }
648
649         taskq_init_ent(&zio->io_tqent);
650
651         return (zio);
652 }
653
654 static void
655 zio_destroy(zio_t *zio)
656 {
657         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
658 }
659
660 zio_t *
661 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
662     void *private, enum zio_flag flags)
663 {
664         zio_t *zio;
665
666         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
667             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
668             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
669
670         return (zio);
671 }
672
673 zio_t *
674 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
675 {
676         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
677 }
678
679 zio_t *
680 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
681     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
682     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
683 {
684         zio_t *zio;
685
686         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
687             data, size, done, private,
688             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
689             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
690             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
691
692         return (zio);
693 }
694
695 zio_t *
696 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
697     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
698     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
699     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
700 {
701         zio_t *zio;
702
703         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
704             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
705             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
706             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
707             zp->zp_type < DMU_OT_NUMTYPES &&
708             zp->zp_level < 32 &&
709             zp->zp_copies > 0 &&
710             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa) &&
711             zp->zp_dedup <= 1 &&
712             zp->zp_dedup_verify <= 1);
713
714         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
715             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
716             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
717             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
718
719         zio->io_ready = ready;
720         zio->io_prop = *zp;
721
722         return (zio);
723 }
724
725 zio_t *
726 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
727     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
728     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
729 {
730         zio_t *zio;
731
732         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
733             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
734             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
735
736         return (zio);
737 }
738
739 void
740 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies)
741 {
742         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
743         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
744         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
745         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
746
747         zio->io_prop.zp_copies = copies;
748         zio->io_bp_override = bp;
749 }
750
751 void
752 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
753 {
754         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
755 }
756
757 zio_t *
758 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
759     enum zio_flag flags)
760 {
761         zio_t *zio;
762
763         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
764             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
765
766         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
767         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
768         ASSERT(spa_sync_pass(spa) <= SYNC_PASS_DEFERRED_FREE);
769
770         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
771             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
772             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
773
774         return (zio);
775 }
776
777 zio_t *
778 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
779     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
780 {
781         zio_t *zio;
782
783         /*
784          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
785          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
786          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
787          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
788          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
789          * so that the SPA knows they're in use.
790          *
791          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
792          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
793          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
794          */
795         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
796         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
797         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
798
799         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
800             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
801             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
802
803         return (zio);
804 }
805
806 zio_t *
807 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
808     zio_done_func_t *done, void *private, int priority, enum zio_flag flags)
809 {
810         zio_t *zio;
811         int c;
812
813         if (vd->vdev_children == 0) {
814                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
815                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, 0, NULL,
816                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
817
818                 zio->io_cmd = cmd;
819         } else {
820                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
821
822                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
823                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
824                             done, private, priority, flags));
825         }
826
827         return (zio);
828 }
829
830 zio_t *
831 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
832     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
833     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
834 {
835         zio_t *zio;
836
837         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
838         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
839             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
840         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
841
842         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
843             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
844             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
845
846         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
847
848         return (zio);
849 }
850
851 zio_t *
852 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
853     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
854     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
855 {
856         zio_t *zio;
857
858         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
859         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
860             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
861         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
862
863         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
864             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
865             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
866
867         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
868
869         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
870                 /*
871                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
872                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
873                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
874                  * being written to multiple places in parallel.
875                  */
876                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
877                 bcopy(data, wbuf, size);
878                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
879         }
880
881         return (zio);
882 }
883
884 /*
885  * Create a child I/O to do some work for us.
886  */
887 zio_t *
888 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
889         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
890         zio_done_func_t *done, void *private)
891 {
892         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
893         zio_t *zio;
894
895         ASSERT(vd->vdev_parent ==
896             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
897
898         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
899                 /*
900                  * If we have the bp, then the child should perform the
901                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
902                  * detection as close to the leaves as possible and
903                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
904                  */
905                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
906                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
907         }
908
909         if (vd->vdev_children == 0)
910                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
911
912         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
913
914         /*
915          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
916          * even if the original read was.
917          */
918         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
919                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
920
921         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
922             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
923             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
924
925         return (zio);
926 }
927
928 zio_t *
929 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
930         int type, int priority, enum zio_flag flags,
931         zio_done_func_t *done, void *private)
932 {
933         zio_t *zio;
934
935         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
936
937         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
938             data, size, done, private, type, priority,
939             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
940             vd, offset, NULL,
941             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
942
943         return (zio);
944 }
945
946 void
947 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
948 {
949         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
950             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
951             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
952 }
953
954 void
955 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
956 {
957         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
958         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
959         ASSERT(size <= zio->io_size);
960
961         /*
962          * We don't shrink for raidz because of problems with the
963          * reconstruction when reading back less than the block size.
964          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
965          */
966         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
967         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
968                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
969 }
970
971 /*
972  * ==========================================================================
973  * Prepare to read and write logical blocks
974  * ==========================================================================
975  */
976
977 static int
978 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
979 {
980         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
981
982         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
983             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
984             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
985                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
986                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
987
988                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
989         }
990
991         if (!dmu_ot[BP_GET_TYPE(bp)].ot_metadata && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
992                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
993
994         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
995                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
996
997         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
998                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
999
1000         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1001 }
1002
1003 static int
1004 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1005 {
1006         spa_t *spa = zio->io_spa;
1007         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1008         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1009         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1010         uint64_t lsize = zio->io_size;
1011         uint64_t psize = lsize;
1012         int pass = 1;
1013
1014         /*
1015          * If our children haven't all reached the ready stage,
1016          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1017          */
1018         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1019             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1020                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1021
1022         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1023                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1024
1025         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1026
1027         if (zio->io_bp_override) {
1028                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1029                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1030
1031                 *bp = *zio->io_bp_override;
1032                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1033
1034                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1035                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1036
1037                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1038                     zp->zp_dedup_verify);
1039
1040                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1041                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1042                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1043                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1044                 }
1045                 zio->io_bp_override = NULL;
1046                 BP_ZERO(bp);
1047         }
1048
1049         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1050                 /*
1051                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1052                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1053                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1054                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1055                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1056                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1057                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1058                  */
1059                 pass = spa_sync_pass(spa);
1060
1061                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1062                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1063                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1064
1065                 if (pass > SYNC_PASS_DONT_COMPRESS)
1066                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1067
1068                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1069                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1070                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1071         }
1072
1073         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1074                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1075                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1076                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1077                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1078                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1079                 } else {
1080                         ASSERT(psize < lsize);
1081                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1082                 }
1083         }
1084
1085         /*
1086          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1087          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1088          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1089          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1090          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1091          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1092          */
1093         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1094             pass > SYNC_PASS_REWRITE) {
1095                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1096                 ASSERT(psize != 0);
1097                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1098                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1099         } else {
1100                 BP_ZERO(bp);
1101                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1102         }
1103
1104         if (psize == 0) {
1105                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1106         } else {
1107                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1108                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1109                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1110                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1111                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1112                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1113                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1114                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1115                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1116                 if (zp->zp_dedup) {
1117                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1118                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1119                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1120                 }
1121         }
1122
1123         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1124 }
1125
1126 static int
1127 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1128 {
1129         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1130
1131         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1132                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1133                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1134         }
1135
1136         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1137 }
1138
1139 /*
1140  * ==========================================================================
1141  * Execute the I/O pipeline
1142  * ==========================================================================
1143  */
1144
1145 static void
1146 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
1147 {
1148         spa_t *spa = zio->io_spa;
1149         zio_type_t t = zio->io_type;
1150         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1151
1152         /*
1153          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1154          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1155          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1156          */
1157         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1158                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1159
1160         /*
1161          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1162          */
1163         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1164                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1165
1166         /*
1167          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
1168          */
1169         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1170             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
1171                 q++;
1172
1173         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1174
1175         /*
1176          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1177          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1178          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1179          */
1180         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
1181         taskq_dispatch_ent(spa->spa_zio_taskq[t][q],
1182             (task_func_t *)zio_execute, zio, flags, &zio->io_tqent);
1183 }
1184
1185 static boolean_t
1186 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
1187 {
1188         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1189         spa_t *spa = zio->io_spa;
1190         zio_type_t t;
1191
1192         for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
1193                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
1194                         return (B_TRUE);
1195
1196         return (B_FALSE);
1197 }
1198
1199 static int
1200 zio_issue_async(zio_t *zio)
1201 {
1202         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1203
1204         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1205 }
1206
1207 void
1208 zio_interrupt(zio_t *zio)
1209 {
1210         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1211 }
1212
1213 /*
1214  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1215  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
1216  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
1217  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
1218  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
1219  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
1220  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
1221  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait().
1222  *
1223  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1224  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1225  */
1226 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1227
1228 /*
1229  * zio_execute() is a wrapper around the static function
1230  * __zio_execute() so that we can force  __zio_execute() to be
1231  * inlined.  This reduces stack overhead which is important
1232  * because __zio_execute() is called recursively in several zio
1233  * code paths.  zio_execute() itself cannot be inlined because
1234  * it is externally visible.
1235  */
1236 void
1237 zio_execute(zio_t *zio)
1238 {
1239         __zio_execute(zio);
1240 }
1241
1242 __attribute__((always_inline))
1243 static inline void
1244 __zio_execute(zio_t *zio)
1245 {
1246         zio->io_executor = curthread;
1247
1248         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1249                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1250                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1251                 dsl_pool_t *dsl;
1252                 boolean_t cut;
1253                 int rv;
1254
1255                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1256                 ASSERT(ISP2(stage));
1257                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1258
1259                 do {
1260                         stage <<= 1;
1261                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1262
1263                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1264
1265                 dsl = spa_get_dsl(zio->io_spa);
1266                 cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1267                     zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1268
1269                 /*
1270                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1271                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1272                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1273                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1274                  *
1275                  * If we are in the txg_sync_thread or being called
1276                  * during pool init issue async to minimize stack depth.
1277                  * Both of these call paths may be recursively called.
1278                  *
1279                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1280                  * be sent to disk promptly.
1281                  */
1282                 if (((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1283                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) ||
1284                     (dsl != NULL && dsl_pool_sync_context(dsl))) {
1285                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1286                         return;
1287                 }
1288
1289                 zio->io_stage = stage;
1290                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1291
1292                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1293                         return;
1294
1295                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1296         }
1297 }
1298
1299
1300 /*
1301  * ==========================================================================
1302  * Initiate I/O, either sync or async
1303  * ==========================================================================
1304  */
1305 int
1306 zio_wait(zio_t *zio)
1307 {
1308         int error;
1309
1310         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1311         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1312
1313         zio->io_waiter = curthread;
1314
1315         __zio_execute(zio);
1316
1317         mutex_enter(&zio->io_lock);
1318         while (zio->io_executor != NULL)
1319                 cv_wait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1320         mutex_exit(&zio->io_lock);
1321
1322         error = zio->io_error;
1323         zio_destroy(zio);
1324
1325         return (error);
1326 }
1327
1328 void
1329 zio_nowait(zio_t *zio)
1330 {
1331         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1332
1333         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1334             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1335                 /*
1336                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1337                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1338                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1339                  */
1340                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1341
1342                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1343         }
1344
1345         __zio_execute(zio);
1346 }
1347
1348 /*
1349  * ==========================================================================
1350  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1351  * ==========================================================================
1352  */
1353
1354 static void
1355 zio_reexecute(zio_t *pio)
1356 {
1357         zio_t *cio, *cio_next;
1358         int c, w;
1359
1360         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1361         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1362         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1363         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1364
1365         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1366         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1367         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1368         pio->io_reexecute = 0;
1369         pio->io_error = 0;
1370         for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1371                 pio->io_state[w] = 0;
1372         for (c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1373                 pio->io_child_error[c] = 0;
1374
1375         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1376                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1377
1378         /*
1379          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1380          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1381          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1382          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1383          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1384          */
1385         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1386                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1387                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1388                 for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1389                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1390                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1391                 zio_reexecute(cio);
1392         }
1393
1394         /*
1395          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1396          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1397          * responsibility of the caller to wait on him.
1398          */
1399         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1400                 __zio_execute(pio);
1401 }
1402
1403 void
1404 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1405 {
1406         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1407                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1408                     "failure and the failure mode property for this pool "
1409                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1410
1411         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1412
1413         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1414
1415         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1416                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1417                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1418                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1419
1420         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1421
1422         if (zio != NULL) {
1423                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1424                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1425                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1426                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1427                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1428                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1429         }
1430
1431         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1432 }
1433
1434 int
1435 zio_resume(spa_t *spa)
1436 {
1437         zio_t *pio;
1438
1439         /*
1440          * Reexecute all previously suspended i/o.
1441          */
1442         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1443         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1444         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1445         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1446         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1447         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1448
1449         if (pio == NULL)
1450                 return (0);
1451
1452         zio_reexecute(pio);
1453         return (zio_wait(pio));
1454 }
1455
1456 void
1457 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1458 {
1459         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1460         while (spa_suspended(spa))
1461                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1462         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1463 }
1464
1465 /*
1466  * ==========================================================================
1467  * Gang blocks.
1468  *
1469  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1470  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1471  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1472  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1473  * block from smaller fragments.
1474  *
1475  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1476  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1477  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1478  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1479  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1480  *
1481  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1482  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1483  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1484  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1485  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1486  *
1487  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1488  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1489  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1490  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1491  *
1492  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1493  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1494  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1495  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1496  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1497  * bps for every constituent of the gang block.
1498  *
1499  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1500  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1501  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1502  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1503  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1504  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1505  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1506  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1507  * gang header's blk_cksum as described above.
1508  *
1509  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1510  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1511  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1512  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1513  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1514  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1515  *
1516  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1517  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1518  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1519  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1520  *
1521  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1522  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1523  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1524  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1525  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1526  *
1527  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1528  * ==========================================================================
1529  */
1530
1531 static zio_t *
1532 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1533 {
1534         if (gn != NULL)
1535                 return (pio);
1536
1537         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1538             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1539             &pio->io_bookmark));
1540 }
1541
1542 zio_t *
1543 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1544 {
1545         zio_t *zio;
1546
1547         if (gn != NULL) {
1548                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1549                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1550                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1551                 /*
1552                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1553                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1554                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1555                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1556                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1557                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1558                  * this is just good hygiene.)
1559                  */
1560                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1561                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1562                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1563                 }
1564                 /*
1565                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1566                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1567                  */
1568                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1569                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1570         } else {
1571                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1572                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1573                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1574         }
1575
1576         return (zio);
1577 }
1578
1579 /* ARGSUSED */
1580 zio_t *
1581 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1582 {
1583         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1584             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1585 }
1586
1587 /* ARGSUSED */
1588 zio_t *
1589 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1590 {
1591         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1592             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1593 }
1594
1595 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1596         NULL,
1597         zio_read_gang,
1598         zio_rewrite_gang,
1599         zio_free_gang,
1600         zio_claim_gang,
1601         NULL
1602 };
1603
1604 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1605
1606 static zio_gang_node_t *
1607 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1608 {
1609         zio_gang_node_t *gn;
1610
1611         ASSERT(*gnpp == NULL);
1612
1613         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_PUSHPAGE);
1614         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1615         *gnpp = gn;
1616
1617         return (gn);
1618 }
1619
1620 static void
1621 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1622 {
1623         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1624         int g;
1625
1626         for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1627                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1628
1629         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1630         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1631         *gnpp = NULL;
1632 }
1633
1634 static void
1635 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1636 {
1637         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1638         int g;
1639
1640         if (gn == NULL)
1641                 return;
1642
1643         for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1644                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1645
1646         zio_gang_node_free(gnpp);
1647 }
1648
1649 static void
1650 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1651 {
1652         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1653
1654         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1655         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1656
1657         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1658             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1659             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1660 }
1661
1662 static void
1663 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1664 {
1665         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1666         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1667         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1668         int g;
1669
1670         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1671         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1672
1673         if (zio->io_error)
1674                 return;
1675
1676         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1677                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1678
1679         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1680         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1681         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1682
1683         for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1684                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1685                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1686                         continue;
1687                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1688         }
1689 }
1690
1691 static void
1692 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1693 {
1694         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1695         zio_t *zio;
1696         int g;
1697
1698         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1699         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1700         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1701
1702         /*
1703          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1704          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1705          */
1706         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1707
1708         if (gn != NULL) {
1709                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1710
1711                 for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1712                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1713                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1714                                 continue;
1715                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1716                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1717                 }
1718         }
1719
1720         if (gn == gio->io_gang_tree)
1721                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1722
1723         if (zio != pio)
1724                 zio_nowait(zio);
1725 }
1726
1727 static int
1728 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1729 {
1730         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1731
1732         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1733         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1734
1735         zio->io_gang_leader = zio;
1736
1737         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1738
1739         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1740 }
1741
1742 static int
1743 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1744 {
1745         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1746
1747         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1748                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1749
1750         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1751         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1752
1753         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1754                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1755         else
1756                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1757
1758         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1759
1760         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1761 }
1762
1763 static void
1764 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1765 {
1766         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1767         ASSERTV(zio_t *gio = zio->io_gang_leader;)
1768         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1769         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1770         uint64_t asize;
1771         int d;
1772
1773         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1774                 return;
1775
1776         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1777
1778         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1779         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1780         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1781         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1782         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1783
1784         mutex_enter(&pio->io_lock);
1785         for (d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1786                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1787                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1788                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1789                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1790         }
1791         mutex_exit(&pio->io_lock);
1792 }
1793
1794 static int
1795 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1796 {
1797         spa_t *spa = pio->io_spa;
1798         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1799         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1800         zio_t *zio;
1801         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1802         zio_gbh_phys_t *gbh;
1803         uint64_t txg = pio->io_txg;
1804         uint64_t resid = pio->io_size;
1805         uint64_t lsize;
1806         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1807         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1808         zio_prop_t zp;
1809         int g, error;
1810
1811         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1812             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1813             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1814         if (error) {
1815                 pio->io_error = error;
1816                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1817         }
1818
1819         if (pio == gio) {
1820                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1821         } else {
1822                 gnpp = pio->io_private;
1823                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1824         }
1825
1826         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1827         gbh = gn->gn_gbh;
1828         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1829
1830         /*
1831          * Create the gang header.
1832          */
1833         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1834             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1835
1836         /*
1837          * Create and nowait the gang children.
1838          */
1839         for (g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1840                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1841                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1842                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1843
1844                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1845                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1846                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1847                 zp.zp_level = 0;
1848                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1849                 zp.zp_dedup = 0;
1850                 zp.zp_dedup_verify = 0;
1851
1852                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1853                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1854                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1855                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1856                     &pio->io_bookmark));
1857         }
1858
1859         /*
1860          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1861          */
1862         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1863
1864         /*
1865          * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
1866          */
1867         pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
1868
1869         zio_nowait(zio);
1870
1871         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1872 }
1873
1874 /*
1875  * ==========================================================================
1876  * Dedup
1877  * ==========================================================================
1878  */
1879 static void
1880 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1881 {
1882         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1883         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1884         ddt_phys_t *ddp;
1885         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1886
1887         mutex_enter(&pio->io_lock);
1888         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1889         if (zio->io_error == 0)
1890                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1891         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1892                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1893         else
1894                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1895         mutex_exit(&pio->io_lock);
1896 }
1897
1898 static int
1899 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1900 {
1901         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1902         int p;
1903
1904         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1905         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1906         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1907
1908         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1909                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1910                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1911                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1912                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1913                 blkptr_t blk;
1914
1915                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1916                 zio->io_vsd = dde;
1917
1918                 if (ddp_self == NULL)
1919                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1920
1921                 for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1922                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1923                                 continue;
1924                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1925                             &blk);
1926                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1927                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1928                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1929                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1930                             &zio->io_bookmark));
1931                 }
1932                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1933         }
1934
1935         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1936             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1937             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
1938
1939         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1940 }
1941
1942 static int
1943 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
1944 {
1945         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1946
1947         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
1948                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1949
1950         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1951         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1952         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1953
1954         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1955                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1956                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
1957                 if (ddt == NULL) {
1958                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
1959                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1960                 }
1961                 if (dde == NULL) {
1962                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
1963                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1964                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1965                 }
1966                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
1967                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
1968                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
1969                 }
1970                 ddt_repair_done(ddt, dde);
1971                 zio->io_vsd = NULL;
1972         }
1973
1974         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1975
1976         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1977 }
1978
1979 static boolean_t
1980 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
1981 {
1982         spa_t *spa = zio->io_spa;
1983         int p;
1984
1985         /*
1986          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
1987          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
1988          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
1989          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
1990          */
1991         for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
1992                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
1993
1994                 if (lio != NULL) {
1995                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
1996                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
1997                             zio->io_orig_size) != 0);
1998                 }
1999         }
2000
2001         for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2002                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2003
2004                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2005                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2006                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2007                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2008                         int error;
2009
2010                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2011
2012                         ddt_exit(ddt);
2013
2014                         error = arc_read_nolock(NULL, spa, &blk,
2015                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2016                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2017                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2018
2019                         if (error == 0) {
2020                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2021                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2022                                     zio->io_orig_size) != 0)
2023                                         error = EEXIST;
2024                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf) == 1);
2025                         }
2026
2027                         ddt_enter(ddt);
2028                         return (error != 0);
2029                 }
2030         }
2031
2032         return (B_FALSE);
2033 }
2034
2035 static void
2036 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2037 {
2038         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2039         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2040         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2041         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2042         zio_t *pio;
2043
2044         if (zio->io_error)
2045                 return;
2046
2047         ddt_enter(ddt);
2048
2049         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2050
2051         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2052
2053         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2054                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2055
2056         ddt_exit(ddt);
2057 }
2058
2059 static void
2060 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2061 {
2062         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2063         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2064         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2065         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2066
2067         ddt_enter(ddt);
2068
2069         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2070         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2071         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2072
2073         if (zio->io_error == 0) {
2074                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2075                         ddt_phys_addref(ddp);
2076         } else {
2077                 ddt_phys_clear(ddp);
2078         }
2079
2080         ddt_exit(ddt);
2081 }
2082
2083 static void
2084 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2085 {
2086         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2087         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2088         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2089         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2090         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2091         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2092         ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
2093
2094         ddt_enter(ddt);
2095
2096         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2097         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2098         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2099
2100         if (zio->io_error == 0) {
2101                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2102                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2103                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2104                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2105                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2106                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2107         }
2108
2109         ddt_exit(ddt);
2110 }
2111
2112 static int
2113 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2114 {
2115         spa_t *spa = zio->io_spa;
2116         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2117         uint64_t txg = zio->io_txg;
2118         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2119         int p = zp->zp_copies;
2120         int ditto_copies;
2121         zio_t *cio = NULL;
2122         zio_t *dio = NULL;
2123         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2124         ddt_entry_t *dde;
2125         ddt_phys_t *ddp;
2126
2127         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2128         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2129         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2130
2131         ddt_enter(ddt);
2132         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2133         ddp = &dde->dde_phys[p];
2134
2135         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2136                 /*
2137                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2138                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2139                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2140                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2141                  */
2142                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2143                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2144                         zio_pop_transforms(zio);
2145                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2146                         BP_ZERO(bp);
2147                 } else {
2148                         zp->zp_dedup = 0;
2149                 }
2150                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2151                 ddt_exit(ddt);
2152                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2153         }
2154
2155         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2156         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2157
2158         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2159             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2160                 zio_prop_t czp = *zp;
2161
2162                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2163
2164                 /*
2165                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2166                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2167                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2168                  * This is safe, because using the override bp is just an
2169                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2170                  */
2171                 if (zio->io_bp_override) {
2172                         zio_pop_transforms(zio);
2173                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2174                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2175                         zio->io_bp_override = NULL;
2176                         BP_ZERO(bp);
2177                         ddt_exit(ddt);
2178                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2179                 }
2180
2181                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2182                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2183                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2184                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2185
2186                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2187                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2188         }
2189
2190         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2191                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2192                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2193                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2194                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2195                 else
2196                         ddt_phys_addref(ddp);
2197         } else if (zio->io_bp_override) {
2198                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2199                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2200                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2201                 ddt_phys_addref(ddp);
2202         } else {
2203                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2204                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2205                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2206                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2207
2208                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2209                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2210         }
2211
2212         ddt_exit(ddt);
2213
2214         if (cio)
2215                 zio_nowait(cio);
2216         if (dio)
2217                 zio_nowait(dio);
2218
2219         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2220 }
2221
2222 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2223
2224 static int
2225 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2226 {
2227         spa_t *spa = zio->io_spa;
2228         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2229         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2230         ddt_entry_t *dde;
2231         ddt_phys_t *ddp;
2232
2233         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2234         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2235
2236         ddt_enter(ddt);
2237         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2238         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2239         ddt_phys_decref(ddp);
2240         ddt_exit(ddt);
2241
2242         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2243 }
2244
2245 /*
2246  * ==========================================================================
2247  * Allocate and free blocks
2248  * ==========================================================================
2249  */
2250 static int
2251 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2252 {
2253         spa_t *spa = zio->io_spa;
2254         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2255         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2256         int error;
2257         int flags = 0;
2258
2259         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2260                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2261                 zio->io_gang_leader = zio;
2262         }
2263
2264         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2265         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(bp), ==, 0);
2266         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2267         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2268         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2269
2270         /*
2271          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2272          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2273          * the "fast" gang feature.
2274          */
2275         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2276         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2277             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2278         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
2279         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2280             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2281
2282         if (error) {
2283                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2284                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2285                     error);
2286                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2287                         return (zio_write_gang_block(zio));
2288                 zio->io_error = error;
2289         }
2290
2291         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2292 }
2293
2294 static int
2295 zio_dva_free(zio_t *zio)
2296 {
2297         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2298
2299         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2300 }
2301
2302 static int
2303 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2304 {
2305         int error;
2306
2307         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2308         if (error)
2309                 zio->io_error = error;
2310
2311         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2312 }
2313
2314 /*
2315  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2316  * and we want to give back the block we just allocated.
2317  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2318  */
2319 static void
2320 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2321 {
2322         int g;
2323
2324         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2325         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2326
2327         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2328                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2329
2330         if (gn != NULL) {
2331                 for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2332                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2333                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2334                 }
2335         }
2336 }
2337
2338 /*
2339  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2340  */
2341 int
2342 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, uint64_t size,
2343     boolean_t use_slog)
2344 {
2345         int error = 1;
2346
2347         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2348
2349         /*
2350          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2351          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2352          * when allocating them.
2353          */
2354         if (use_slog) {
2355                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2356                     new_bp, 1, txg, NULL,
2357                     METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
2358         }
2359
2360         if (error) {
2361                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2362                     new_bp, 1, txg, NULL,
2363                     METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
2364         }
2365
2366         if (error == 0) {
2367                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2368                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2369                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2370                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2371                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2372                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2373                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2374                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2375                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2376                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2377         }
2378
2379         return (error);
2380 }
2381
2382 /*
2383  * Free an intent log block.
2384  */
2385 void
2386 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2387 {
2388         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2389         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2390
2391         zio_free(spa, txg, bp);
2392 }
2393
2394 /*
2395  * ==========================================================================
2396  * Read and write to physical devices
2397  * ==========================================================================
2398  */
2399 static int
2400 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2401 {
2402         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2403         uint64_t align;
2404         spa_t *spa = zio->io_spa;
2405
2406         ASSERT(zio->io_error == 0);
2407         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2408
2409         if (vd == NULL) {
2410                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2411                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2412
2413                 /*
2414                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2415                  */
2416                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2417         }
2418
2419         /*
2420          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2421          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2422          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2423          * characteristics:
2424          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2425          *      - any reads of user data
2426          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2427          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2428          */
2429         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2430             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2431             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2432             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2433                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2434                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2435                 if (old != new)
2436                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2437         }
2438
2439         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2440
2441         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2442                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2443                 char *abuf = zio_buf_alloc(asize);
2444                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2445                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2446                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2447                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2448                 }
2449                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
2450         }
2451
2452         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2453         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2454         VERIFY(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || spa_writeable(spa));
2455
2456         /*
2457          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2458          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2459          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2460          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2461          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2462          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2463          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2464          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2465          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2466          * The same logic applies to any form of nested replication:
2467          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2468          */
2469         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2470             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2471             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2472             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2473                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2474                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2475                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2476         }
2477
2478         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2479             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2480
2481                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2482                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2483
2484                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2485                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2486
2487                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2488                         zio->io_error = ENXIO;
2489                         zio_interrupt(zio);
2490                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2491                 }
2492         }
2493
2494         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2495 }
2496
2497 static int
2498 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2499 {
2500         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2501         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2502         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2503
2504         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2505                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2506
2507         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2508
2509         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2510
2511                 vdev_queue_io_done(zio);
2512
2513                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2514                         vdev_cache_write(zio);
2515
2516                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2517                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2518                             zio, EIO);
2519
2520                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2521                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2522
2523                 if (zio->io_error) {
2524                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2525                                 zio->io_error = ENXIO;
2526                         } else {
2527                                 unexpected_error = B_TRUE;
2528                         }
2529                 }
2530         }
2531
2532         ops->vdev_op_io_done(zio);
2533
2534         if (unexpected_error)
2535                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2536
2537         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2538 }
2539
2540 /*
2541  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2542  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2543  */
2544 static void
2545 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2546     const void *good_buf)
2547 {
2548         /* no processing needed */
2549         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2550 }
2551
2552 /*ARGSUSED*/
2553 void
2554 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2555 {
2556         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2557
2558         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2559
2560         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2561         zcr->zcr_cbdata = buf;
2562         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2563         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2564 }
2565
2566 static int
2567 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2568 {
2569         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2570
2571         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2572                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2573
2574         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2575                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2576
2577         if (zio->io_vsd != NULL) {
2578                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2579                 zio->io_vsd = NULL;
2580         }
2581
2582         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2583                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2584
2585         /*
2586          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2587          *
2588          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2589          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2590          */
2591         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2592             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2593                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2594                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2595                 zio->io_error = 0;
2596                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2597                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2598                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2599                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2600                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2601                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2602         }
2603
2604         /*
2605          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2606          * if the device is not accessible at all.
2607          */
2608         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2609             !vdev_accessible(vd, zio))
2610                 zio->io_error = ENXIO;
2611
2612         /*
2613          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2614          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2615          */
2616         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2617             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
2618                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2619
2620         if (zio->io_error)
2621                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2622
2623         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2624 }
2625
2626 void
2627 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2628 {
2629         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2630         ASSERT(zio->io_error == 0);
2631
2632         zio->io_stage >>= 1;
2633 }
2634
2635 void
2636 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2637 {
2638         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2639
2640         zio->io_stage >>= 1;
2641 }
2642
2643 void
2644 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2645 {
2646         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2647         ASSERT(zio->io_error == 0);
2648
2649         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2650         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2651 }
2652
2653 /*
2654  * ==========================================================================
2655  * Generate and verify checksums
2656  * ==========================================================================
2657  */
2658 static int
2659 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2660 {
2661         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2662         enum zio_checksum checksum;
2663
2664         if (bp == NULL) {
2665                 /*
2666                  * This is zio_write_phys().
2667                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2668                  */
2669                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2670
2671                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2672                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2673
2674                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2675         } else {
2676                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2677                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2678                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2679                 } else {
2680                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2681                 }
2682         }
2683
2684         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2685
2686         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2687 }
2688
2689 static int
2690 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2691 {
2692         zio_bad_cksum_t info;
2693         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2694         int error;
2695
2696         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2697
2698         if (bp == NULL) {
2699                 /*
2700                  * This is zio_read_phys().
2701                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2702                  */
2703                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2704                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2705
2706                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2707         }
2708
2709         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2710                 zio->io_error = error;
2711                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2712                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2713                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2714                             zio->io_size, NULL, &info);
2715                 }
2716         }
2717
2718         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2719 }
2720
2721 /*
2722  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2723  */
2724 void
2725 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2726 {
2727         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2728 }
2729
2730 /*
2731  * ==========================================================================
2732  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2733  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2734  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2735  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2736  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2737  * ==========================================================================
2738  */
2739 int
2740 zio_worst_error(int e1, int e2)
2741 {
2742         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2743         int r1, r2;
2744
2745         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2746                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2747                         break;
2748
2749         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2750                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2751                         break;
2752
2753         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2754 }
2755
2756 /*
2757  * ==========================================================================
2758  * I/O completion
2759  * ==========================================================================
2760  */
2761 static int
2762 zio_ready(zio_t *zio)
2763 {
2764         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2765         zio_t *pio, *pio_next;
2766
2767         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2768             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2769                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2770
2771         if (zio->io_ready) {
2772                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2773                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2774                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2775
2776                 zio->io_ready(zio);
2777         }
2778
2779         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2780                 zio->io_bp_copy = *bp;
2781
2782         if (zio->io_error)
2783                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2784
2785         mutex_enter(&zio->io_lock);
2786         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2787         pio = zio_walk_parents(zio);
2788         mutex_exit(&zio->io_lock);
2789
2790         /*
2791          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2792          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2793          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2794          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2795          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2796          */
2797         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2798                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2799                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2800         }
2801
2802         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2803                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2804                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2805                 } else {
2806                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2807                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2808                 }
2809         }
2810
2811         if (zio_injection_enabled &&
2812             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2813                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2814
2815         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2816 }
2817
2818 static int
2819 zio_done(zio_t *zio)
2820 {
2821         zio_t *pio, *pio_next;
2822         int c, w;
2823
2824         /*
2825          * If our children haven't all completed,
2826          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2827          */
2828         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2829             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2830             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2831             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2832                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2833
2834         for (c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2835                 for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2836                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2837
2838         if (zio->io_bp != NULL) {
2839                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[0] == 0);
2840                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[1] == 0);
2841                 ASSERT(bcmp(zio->io_bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2842                     (zio->io_bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2843                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
2844                     zio->io_bp_override == NULL &&
2845                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2846                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp));
2847                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2848                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
2849                             (BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == BP_GET_NDVAS(zio->io_bp)));
2850                 }
2851         }
2852
2853         /*
2854          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2855          */
2856         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2857         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2858         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2859
2860         /*
2861          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2862          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2863          */
2864         if (zio->io_error == 0) {
2865                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2866                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2867                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2868                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2869                         char *abuf = zio->io_data;
2870
2871                         if (asize != zio->io_size) {
2872                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2873                                 bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2874                                 bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2875                         }
2876
2877                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2878                         zcr->zcr_next = NULL;
2879                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2880                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2881
2882                         if (asize != zio->io_size)
2883                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2884                 }
2885         }
2886
2887         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2888
2889         vdev_stat_update(zio, zio->io_size);
2890
2891         /*
2892          * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exeeding
2893          * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
2894          * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
2895          */
2896         if (zio->io_delay >= zio_delay_max) {
2897                 if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd))
2898                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY, zio->io_spa,
2899                                          zio->io_vd, zio, 0, 0);
2900         }
2901
2902         if (zio->io_error) {
2903                 /*
2904                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2905                  * generate an error message describing the I/O failure
2906                  * at the block level.  We ignore these errors if the
2907                  * device is currently unavailable.
2908                  */
2909                 if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
2910                         !vdev_is_dead(zio->io_vd))
2911                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, zio->io_spa,
2912                                                 zio->io_vd, zio, 0, 0);
2913
2914                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
2915                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
2916                     zio == zio->io_logical) {
2917                         /*
2918                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
2919                          * error and generate a logical data ereport.
2920                          */
2921                         spa_log_error(zio->io_spa, zio);
2922                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, zio->io_spa, NULL, zio,
2923                             0, 0);
2924                 }
2925         }
2926
2927         if (zio->io_error && zio == zio->io_logical) {
2928                 /*
2929                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
2930                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
2931                  */
2932                 ASSERT(zio->io_vd == NULL && zio->io_bp != NULL);
2933                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2934
2935                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
2936                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
2937                         if (zio->io_error != ENOSPC)
2938                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
2939                         else
2940                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2941                 }
2942
2943                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2944                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
2945                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
2946                     zio->io_error == ENXIO &&
2947                     spa_load_state(zio->io_spa) == SPA_LOAD_NONE &&
2948                     spa_get_failmode(zio->io_spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
2949                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2950
2951                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
2952                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2953
2954                 /*
2955                  * Here is a possibly good place to attempt to do
2956                  * either combinatorial reconstruction or error correction
2957                  * based on checksums.  It also might be a good place
2958                  * to send out preliminary ereports before we suspend
2959                  * processing.
2960                  */
2961         }
2962
2963         /*
2964          * If there were logical child errors, they apply to us now.
2965          * We defer this until now to avoid conflating logical child
2966          * errors with errors that happened to the zio itself when
2967          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
2968          */
2969         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
2970
2971         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
2972             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
2973             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE))
2974                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, zio->io_bp);
2975
2976         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2977
2978         /*
2979          * Godfather I/Os should never suspend.
2980          */
2981         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
2982             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
2983                 zio->io_reexecute = 0;
2984
2985         if (zio->io_reexecute) {
2986                 /*
2987                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
2988                  *
2989                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
2990                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
2991                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
2992                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
2993                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
2994                  *
2995                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
2996                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
2997                  * parents not executing until children are ready.
2998                  */
2999                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3000
3001                 zio->io_gang_leader = NULL;
3002
3003                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3004                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3005                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3006
3007                 /*
3008                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3009                  * not a true parent to them. It will track them through
3010                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3011                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3012                  * I/O to return status without blocking.
3013                  */
3014                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3015                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3016                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3017
3018                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3019                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3020                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3021                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3022                         }
3023                 }
3024
3025                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3026                         /*
3027                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3028                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3029                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3030                          */
3031                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3032                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3033                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3034                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3035                         /*
3036                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3037                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3038                          */
3039                         zio_suspend(zio->io_spa, zio);
3040                 } else {
3041                         /*
3042                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3043                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3044                          */
3045                         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
3046                         (void) taskq_dispatch_ent(
3047                             zio->io_spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
3048                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
3049                             &zio->io_tqent);
3050                 }
3051                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3052         }
3053
3054         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3055         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3056         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3057
3058         /*
3059          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3060          */
3061         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3062                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3063                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3064                 zcr->zcr_next = NULL;
3065                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3066                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3067         }
3068
3069         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
3070             !BP_IS_HOLE(zio->io_bp)) {
3071                 metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
3072         }
3073
3074         /*
3075          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3076          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3077          * such, cannot acquire any new parents.
3078          */
3079         if (zio->io_done)
3080                 zio->io_done(zio);
3081
3082         mutex_enter(&zio->io_lock);
3083         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3084         mutex_exit(&zio->io_lock);
3085
3086         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3087                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3088                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3089                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3090                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3091         }
3092
3093         if (zio->io_waiter != NULL) {
3094                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3095                 zio->io_executor = NULL;
3096                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3097                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3098         } else {
3099                 zio_destroy(zio);
3100         }
3101
3102         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3103 }
3104
3105 /*
3106  * ==========================================================================
3107  * I/O pipeline definition
3108  * ==========================================================================
3109  */
3110 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3111         NULL,
3112         zio_read_bp_init,
3113         zio_free_bp_init,
3114         zio_issue_async,
3115         zio_write_bp_init,
3116         zio_checksum_generate,
3117         zio_ddt_read_start,
3118         zio_ddt_read_done,
3119         zio_ddt_write,
3120         zio_ddt_free,
3121         zio_gang_assemble,
3122         zio_gang_issue,
3123         zio_dva_allocate,
3124         zio_dva_free,
3125         zio_dva_claim,
3126         zio_ready,
3127         zio_vdev_io_start,
3128         zio_vdev_io_done,
3129         zio_vdev_io_assess,
3130         zio_checksum_verify,
3131         zio_done
3132 };
3133
3134 #if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
3135 /* Fault injection */
3136 EXPORT_SYMBOL(zio_injection_enabled);
3137 EXPORT_SYMBOL(zio_inject_fault);
3138 EXPORT_SYMBOL(zio_inject_list_next);
3139 EXPORT_SYMBOL(zio_clear_fault);
3140 EXPORT_SYMBOL(zio_handle_fault_injection);
3141 EXPORT_SYMBOL(zio_handle_device_injection);
3142 EXPORT_SYMBOL(zio_handle_label_injection);
3143 EXPORT_SYMBOL(zio_priority_table);
3144 EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
3145
3146 module_param(zio_bulk_flags, int, 0644);
3147 MODULE_PARM_DESC(zio_bulk_flags, "Additional flags to pass to bulk buffers");
3148
3149 module_param(zio_delay_max, int, 0644);
3150 MODULE_PARM_DESC(zio_delay_max, "Max zio millisec delay before posting event");
3151
3152 module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
3153 MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
3154 #endif