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