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