Illumos #3581 spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_FREE][ZIO_TASKQ_ISSUE]->tq_lock contention
[zfs.git] / module / zfs / zio.c
index 0bf0f6e..0993491 100644 (file)
@@ -20,6 +20,8 @@
  */
 /*
  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
  */
 
 #include <sys/zfs_context.h>
@@ -61,8 +63,7 @@ uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
  * ==========================================================================
  */
 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
-       "zio_null", "zio_read", "zio_write", "zio_free", "zio_claim",
-       "zio_ioctl"
+       "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl"
 };
 
 /*
@@ -72,12 +73,32 @@ char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
  */
 kmem_cache_t *zio_cache;
 kmem_cache_t *zio_link_cache;
+kmem_cache_t *zio_vdev_cache;
 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
+int zio_bulk_flags = 0;
+int zio_delay_max = ZIO_DELAY_MAX;
 
 #ifdef _KERNEL
 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
 #endif
+extern int zfs_mg_alloc_failures;
+
+/*
+ * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
+ * The values below define the sync pass when we start performing the action.
+ * Care should be taken when changing these values as they directly impact
+ * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
+ * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
+ * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
+ * enough analysis has been done to determine optimal values.
+ *
+ * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
+ * regular blocks are not deferred.
+ */
+int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
+int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
+int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
 
 /*
  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
@@ -85,7 +106,7 @@ extern vmem_t *zio_alloc_arena;
  */
 #define        IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
 
-boolean_t      zio_requeue_io_start_cut_in_line = B_TRUE;
+int zio_requeue_io_start_cut_in_line = 1;
 
 #ifdef ZFS_DEBUG
 int zio_buf_debug_limit = 16384;
@@ -93,6 +114,37 @@ int zio_buf_debug_limit = 16384;
 int zio_buf_debug_limit = 0;
 #endif
 
+static inline void __zio_execute(zio_t *zio);
+
+static int
+zio_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
+{
+       zio_t *zio = arg;
+
+       bzero(zio, sizeof (zio_t));
+
+       mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
+       cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
+
+       list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
+           offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
+       list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
+           offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
+
+       return (0);
+}
+
+static void
+zio_dest(void *arg, void *unused)
+{
+       zio_t *zio = arg;
+
+       mutex_destroy(&zio->io_lock);
+       cv_destroy(&zio->io_cv);
+       list_destroy(&zio->io_parent_list);
+       list_destroy(&zio->io_child_list);
+}
+
 void
 zio_init(void)
 {
@@ -102,10 +154,12 @@ zio_init(void)
 #ifdef _KERNEL
        data_alloc_arena = zio_alloc_arena;
 #endif
-       zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
-           sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
+       zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache", sizeof (zio_t), 0,
+           zio_cons, zio_dest, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
        zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
-           sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
+           sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
+       zio_vdev_cache = kmem_cache_create("zio_vdev_cache", sizeof(vdev_io_t),
+           PAGESIZE, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_VMEM);
 
        /*
         * For small buffers, we want a cache for each multiple of
@@ -131,15 +185,27 @@ zio_init(void)
 
                if (align != 0) {
                        char name[36];
+                       int flags = zio_bulk_flags;
+
+                       /*
+                        * The smallest buffers (512b) are heavily used and
+                        * experience a lot of churn.  The slabs allocated
+                        * for them are also relatively small (32K).  Thus
+                        * in over to avoid expensive calls to vmalloc() we
+                        * make an exception to the usual slab allocation
+                        * policy and force these buffers to be kmem backed.
+                        */
+                       if (size == (1 << SPA_MINBLOCKSHIFT))
+                               flags |= KMC_KMEM;
+
                        (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
                        zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
-                           align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL,
-                           size > zio_buf_debug_limit ? KMC_NODEBUG : 0);
+                           align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, flags);
 
                        (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
                        zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
-                           align, NULL, NULL, NULL, NULL, data_alloc_arena,
-                           size > zio_buf_debug_limit ? KMC_NODEBUG : 0);
+                           align, NULL, NULL, NULL, NULL,
+                           data_alloc_arena, flags);
                }
        }
 
@@ -153,7 +219,15 @@ zio_init(void)
                        zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
        }
 
+       /*
+        * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
+        * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
+        */
+       zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
+
        zio_inject_init();
+
+       lz4_init();
 }
 
 void
@@ -177,10 +251,13 @@ zio_fini(void)
                zio_data_buf_cache[c] = NULL;
        }
 
+       kmem_cache_destroy(zio_vdev_cache);
        kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
        kmem_cache_destroy(zio_cache);
 
        zio_inject_fini();
+
+       lz4_fini();
 }
 
 /*
@@ -202,7 +279,7 @@ zio_buf_alloc(size_t size)
 
        ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 
-       return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
+       return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
 }
 
 /*
@@ -218,7 +295,8 @@ zio_data_buf_alloc(size_t size)
 
        ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 
-       return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
+       return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c],
+           KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
 }
 
 void
@@ -242,6 +320,24 @@ zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
 }
 
 /*
+ * Dedicated I/O buffers to ensure that memory fragmentation never prevents
+ * or significantly delays the issuing of a zio.   These buffers are used
+ * to aggregate I/O and could be used for raidz stripes.
+ */
+void *
+zio_vdev_alloc(void)
+{
+       return (kmem_cache_alloc(zio_vdev_cache, KM_PUSHPAGE));
+}
+
+void
+zio_vdev_free(void *buf)
+{
+       kmem_cache_free(zio_vdev_cache, buf);
+
+}
+
+/*
  * ==========================================================================
  * Push and pop I/O transform buffers
  * ==========================================================================
@@ -250,7 +346,7 @@ static void
 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
        zio_transform_func_t *transform)
 {
-       zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
+       zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_PUSHPAGE);
 
        zt->zt_orig_data = zio->io_data;
        zt->zt_orig_size = zio->io_size;
@@ -365,7 +461,7 @@ zio_unique_parent(zio_t *cio)
 void
 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
 {
-       zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
+       zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_PUSHPAGE);
        int w;
 
        /*
@@ -436,7 +532,8 @@ zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
        return (waiting);
 }
 
-static void
+__attribute__((always_inline))
+static inline void
 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
 {
        uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
@@ -450,7 +547,7 @@ zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
        if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
                pio->io_stall = NULL;
                mutex_exit(&pio->io_lock);
-               zio_execute(pio);
+               __zio_execute(pio);
        } else {
                mutex_exit(&pio->io_lock);
        }
@@ -485,16 +582,7 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
        ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
        ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
 
-       zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
-       bzero(zio, sizeof (zio_t));
-
-       mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
-       cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
-
-       list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
-           offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
-       list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
-           offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
+       zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_PUSHPAGE);
 
        if (vd != NULL)
                zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
@@ -506,6 +594,7 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
 
        if (bp != NULL) {
+               zio->io_logical = NULL;
                zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
                zio->io_bp_copy = *bp;
                zio->io_bp_orig = *bp;
@@ -516,21 +605,54 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                        zio->io_logical = zio;
                if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
                        pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
+       } else {
+               zio->io_logical = NULL;
+               zio->io_bp = NULL;
+               bzero(&zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t));
+               bzero(&zio->io_bp_orig, sizeof (blkptr_t));
        }
 
        zio->io_spa = spa;
        zio->io_txg = txg;
+       zio->io_ready = NULL;
        zio->io_done = done;
        zio->io_private = private;
+       zio->io_prev_space_delta = 0;
        zio->io_type = type;
        zio->io_priority = priority;
        zio->io_vd = vd;
+       zio->io_vsd = NULL;
+       zio->io_vsd_ops = NULL;
        zio->io_offset = offset;
+       zio->io_deadline = 0;
+       zio->io_timestamp = 0;
+       zio->io_delta = 0;
+       zio->io_delay = 0;
        zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
        zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
        zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
        zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
        zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
+       bzero(&zio->io_prop, sizeof (zio_prop_t));
+       zio->io_cmd = 0;
+       zio->io_reexecute = 0;
+       zio->io_bp_override = NULL;
+       zio->io_walk_link = NULL;
+       zio->io_transform_stack = NULL;
+       zio->io_error = 0;
+       zio->io_child_count = 0;
+       zio->io_parent_count = 0;
+       zio->io_stall = NULL;
+       zio->io_gang_leader = NULL;
+       zio->io_gang_tree = NULL;
+       zio->io_executor = NULL;
+       zio->io_waiter = NULL;
+       zio->io_cksum_report = NULL;
+       zio->io_ena = 0;
+       bzero(zio->io_child_error, sizeof (int) * ZIO_CHILD_TYPES);
+       bzero(zio->io_children,
+           sizeof (uint64_t) * ZIO_CHILD_TYPES * ZIO_WAIT_TYPES);
+       bzero(&zio->io_bookmark, sizeof (zbookmark_t));
 
        zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
        zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
@@ -546,16 +668,14 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                zio_add_child(pio, zio);
        }
 
+       taskq_init_ent(&zio->io_tqent);
+
        return (zio);
 }
 
 static void
 zio_destroy(zio_t *zio)
 {
-       list_destroy(&zio->io_parent_list);
-       list_destroy(&zio->io_child_list);
-       mutex_destroy(&zio->io_lock);
-       cv_destroy(&zio->io_cv);
        kmem_cache_free(zio_cache, zio);
 }
 
@@ -606,7 +726,7 @@ zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
            zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
            zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
            zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
-           zp->zp_type < DMU_OT_NUMTYPES &&
+           DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
            zp->zp_level < 32 &&
            zp->zp_copies > 0 &&
            zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa) &&
@@ -667,7 +787,7 @@ zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
 
        ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
        ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
-       ASSERT(spa_sync_pass(spa) <= SYNC_PASS_DEFERRED_FREE);
+       ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
 
        zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
            NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
@@ -890,7 +1010,7 @@ zio_read_bp_init(zio_t *zio)
                zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
        }
 
-       if (!dmu_ot[BP_GET_TYPE(bp)].ot_metadata && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
+       if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
                zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
 
        if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
@@ -964,7 +1084,7 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
                ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
 
-               if (pass > SYNC_PASS_DONT_COMPRESS)
+               if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
                        compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
 
                /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
@@ -993,7 +1113,7 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
         * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
         */
        if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
-           pass > SYNC_PASS_REWRITE) {
+           pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
                enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
                ASSERT(psize != 0);
                zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
@@ -1045,11 +1165,11 @@ zio_free_bp_init(zio_t *zio)
  */
 
 static void
-zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
+zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
 {
        spa_t *spa = zio->io_spa;
        zio_type_t t = zio->io_type;
-       int flags = TQ_SLEEP | (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
+       int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
 
        /*
         * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
@@ -1066,27 +1186,40 @@ zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q, boolean_t cutinline)
                t = ZIO_TYPE_NULL;
 
        /*
-        * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq.
+        * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
+        * available.
         */
        if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
-           spa->spa_zio_taskq[t][q + 1] != NULL)
+           spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
                q++;
 
        ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
-       (void) taskq_dispatch(spa->spa_zio_taskq[t][q],
-           (task_func_t *)zio_execute, zio, flags);
+
+       /*
+        * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
+        * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
+        * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
+        */
+       ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
+       spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
+           flags, &zio->io_tqent);
 }
 
 static boolean_t
-zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
+zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
 {
        kthread_t *executor = zio->io_executor;
        spa_t *spa = zio->io_spa;
        zio_type_t t;
 
-       for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
-               if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
-                       return (B_TRUE);
+       for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
+               spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
+               uint_t i;
+               for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
+                       if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
+                               return (B_TRUE);
+               }
+       }
 
        return (B_FALSE);
 }
@@ -1120,14 +1253,31 @@ zio_interrupt(zio_t *zio)
  */
 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
 
+/*
+ * zio_execute() is a wrapper around the static function
+ * __zio_execute() so that we can force  __zio_execute() to be
+ * inlined.  This reduces stack overhead which is important
+ * because __zio_execute() is called recursively in several zio
+ * code paths.  zio_execute() itself cannot be inlined because
+ * it is externally visible.
+ */
 void
 zio_execute(zio_t *zio)
 {
+       __zio_execute(zio);
+}
+
+__attribute__((always_inline))
+static inline void
+__zio_execute(zio_t *zio)
+{
        zio->io_executor = curthread;
 
        while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
                enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
                enum zio_stage stage = zio->io_stage;
+               dsl_pool_t *dp;
+               boolean_t cut;
                int rv;
 
                ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
@@ -1140,6 +1290,10 @@ zio_execute(zio_t *zio)
 
                ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
 
+               dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
+               cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
+                   zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
+
                /*
                 * If we are in interrupt context and this pipeline stage
                 * will grab a config lock that is held across I/O,
@@ -1151,12 +1305,25 @@ zio_execute(zio_t *zio)
                 */
                if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
                    zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
-                       boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
-                           zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
                        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
                        return;
                }
 
+#ifdef _KERNEL
+               /*
+                * If we executing in the context of the tx_sync_thread,
+                * or we are performing pool initialization outside of a
+                * zio_taskq[ZIO_TASKQ_ISSUE] context.  Then issue the zio
+                * async to minimize stack usage for these deep call paths.
+                */
+               if ((dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread) ||
+                   (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
+                   !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE))) {
+                       zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
+                       return;
+               }
+#endif
+
                zio->io_stage = stage;
                rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
 
@@ -1167,6 +1334,7 @@ zio_execute(zio_t *zio)
        }
 }
 
+
 /*
  * ==========================================================================
  * Initiate I/O, either sync or async
@@ -1182,11 +1350,11 @@ zio_wait(zio_t *zio)
 
        zio->io_waiter = curthread;
 
-       zio_execute(zio);
+       __zio_execute(zio);
 
        mutex_enter(&zio->io_lock);
        while (zio->io_executor != NULL)
-               cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
+               cv_wait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
        mutex_exit(&zio->io_lock);
 
        error = zio->io_error;
@@ -1212,7 +1380,7 @@ zio_nowait(zio_t *zio)
                zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
        }
 
-       zio_execute(zio);
+       __zio_execute(zio);
 }
 
 /*
@@ -1267,7 +1435,7 @@ zio_reexecute(zio_t *pio)
         * responsibility of the caller to wait on him.
         */
        if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
-               zio_execute(pio);
+               __zio_execute(pio);
 }
 
 void
@@ -1480,7 +1648,7 @@ zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
 
        ASSERT(*gnpp == NULL);
 
-       gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
+       gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_PUSHPAGE);
        gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
        *gnpp = gn;
 
@@ -1634,7 +1802,7 @@ static void
 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
 {
        zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
-       zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
+       ASSERTV(zio_t *gio = zio->io_gang_leader;)
        dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
        dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
        uint64_t asize;
@@ -1731,6 +1899,11 @@ zio_write_gang_block(zio_t *pio)
         */
        pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 
+       /*
+        * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
+        */
+       pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
+
        zio_nowait(zio);
 
        return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
@@ -1949,12 +2122,12 @@ static void
 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
 {
        int p = DDT_PHYS_DITTO;
-       zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
        ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
        ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
        ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
        ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
+       ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
 
        ddt_enter(ddt);
 
@@ -2100,8 +2273,11 @@ zio_ddt_free(zio_t *zio)
 
        ddt_enter(ddt);
        freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
-       ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
-       ddt_phys_decref(ddp);
+       if (dde) {
+               ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
+               if (ddp)
+                       ddt_phys_decref(ddp);
+       }
        ddt_exit(ddt);
 
        return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
@@ -2119,6 +2295,7 @@ zio_dva_allocate(zio_t *zio)
        metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
        int error;
+       int flags = 0;
 
        if (zio->io_gang_leader == NULL) {
                ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
@@ -2131,10 +2308,22 @@ zio_dva_allocate(zio_t *zio)
        ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
        ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
 
+       /*
+        * The dump device does not support gang blocks so allocation on
+        * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
+        * the "fast" gang feature.
+        */
+       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
+       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
+           METASLAB_GANG_CHILD : 0;
+       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
        error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
-           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, 0);
+           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
 
        if (error) {
+               spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
+                   "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
+                   error);
                if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
                        return (zio_write_gang_block(zio));
                zio->io_error = error;
@@ -2191,20 +2380,29 @@ zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
  */
 int
-zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
-    uint64_t size, boolean_t use_slog)
+zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, uint64_t size,
+    boolean_t use_slog)
 {
        int error = 1;
 
        ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
 
-       if (use_slog)
+       /*
+        * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
+        * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
+        * when allocating them.
+        */
+       if (use_slog) {
                error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
-                   new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
+                   new_bp, 1, txg, NULL,
+                   METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
+       }
 
-       if (error)
+       if (error) {
                error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
-                   new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
+                   new_bp, 1, txg, NULL,
+                   METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
+       }
 
        if (error == 0) {
                BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
@@ -2661,11 +2859,6 @@ zio_ready(zio_t *zio)
 static int
 zio_done(zio_t *zio)
 {
-       spa_t *spa = zio->io_spa;
-       zio_t *lio = zio->io_logical;
-       blkptr_t *bp = zio->io_bp;
-       vdev_t *vd = zio->io_vd;
-       uint64_t psize = zio->io_size;
        zio_t *pio, *pio_next;
        int c, w;
 
@@ -2683,18 +2876,18 @@ zio_done(zio_t *zio)
                for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
                        ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
 
-       if (bp != NULL) {
-               ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
-               ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
-               ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
-                   (bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
-               if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
+       if (zio->io_bp != NULL) {
+               ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[0] == 0);
+               ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[1] == 0);
+               ASSERT(bcmp(zio->io_bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
+                   (zio->io_bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
+               if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
                    zio->io_bp_override == NULL &&
                    !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
-                       ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
-                       ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
-                       ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
-                           (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
+                       ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp));
+                       ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
+                       ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
+                           (BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == BP_GET_NDVAS(zio->io_bp)));
                }
        }
 
@@ -2713,13 +2906,13 @@ zio_done(zio_t *zio)
                while (zio->io_cksum_report != NULL) {
                        zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
                        uint64_t align = zcr->zcr_align;
-                       uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
+                       uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
                        char *abuf = zio->io_data;
 
-                       if (asize != psize) {
+                       if (asize != zio->io_size) {
                                abuf = zio_buf_alloc(asize);
-                               bcopy(zio->io_data, abuf, psize);
-                               bzero(abuf + psize, asize - psize);
+                               bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
+                               bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
                        }
 
                        zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
@@ -2727,14 +2920,25 @@ zio_done(zio_t *zio)
                        zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
                        zfs_ereport_free_checksum(zcr);
 
-                       if (asize != psize)
+                       if (asize != zio->io_size)
                                zio_buf_free(abuf, asize);
                }
        }
 
        zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
 
-       vdev_stat_update(zio, psize);
+       vdev_stat_update(zio, zio->io_size);
+
+       /*
+        * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
+        * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
+        * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
+        */
+       if (zio->io_delay >= MSEC_TO_TICK(zio_delay_max)) {
+               if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd))
+                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY, zio->io_spa,
+                                         zio->io_vd, zio, 0, 0);
+       }
 
        if (zio->io_error) {
                /*
@@ -2743,28 +2947,30 @@ zio_done(zio_t *zio)
                 * at the block level.  We ignore these errors if the
                 * device is currently unavailable.
                 */
-               if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
-                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
+               if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
+                       !vdev_is_dead(zio->io_vd))
+                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, zio->io_spa,
+                                               zio->io_vd, zio, 0, 0);
 
                if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
                    (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
-                   zio == lio) {
+                   zio == zio->io_logical) {
                        /*
                         * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
                         * error and generate a logical data ereport.
                         */
-                       spa_log_error(spa, zio);
-                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
+                       spa_log_error(zio->io_spa, zio);
+                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, zio->io_spa, NULL, zio,
                            0, 0);
                }
        }
 
-       if (zio->io_error && zio == lio) {
+       if (zio->io_error && zio == zio->io_logical) {
                /*
                 * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
                 * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
                 */
-               ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
+               ASSERT(zio->io_vd == NULL && zio->io_bp != NULL);
                ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
 
                if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
@@ -2779,8 +2985,8 @@ zio_done(zio_t *zio)
                    zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
                    !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
                    zio->io_error == ENXIO &&
-                   spa_load_state(spa) == SPA_LOAD_NONE &&
-                   spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
+                   spa_load_state(zio->io_spa) == SPA_LOAD_NONE &&
+                   spa_get_failmode(zio->io_spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
                        zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
 
                if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
@@ -2806,7 +3012,7 @@ zio_done(zio_t *zio)
        if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
            IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
            !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE))
-               zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
+               zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, zio->io_bp);
 
        zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
 
@@ -2871,15 +3077,17 @@ zio_done(zio_t *zio)
                         * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
                         * until conditions improve (e.g. device comes online).
                         */
-                       zio_suspend(spa, zio);
+                       zio_suspend(zio->io_spa, zio);
                } else {
                        /*
                         * Reexecution is potentially a huge amount of work.
                         * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
                         */
-                       (void) taskq_dispatch(
-                           spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
-                           (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
+                       ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
+                       spa_taskq_dispatch_ent(zio->io_spa,
+                           ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_TASKQ_ISSUE,
+                           (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
+                           &zio->io_tqent);
                }
                return (ZIO_PIPELINE_STOP);
        }
@@ -2899,6 +3107,11 @@ zio_done(zio_t *zio)
                zfs_ereport_free_checksum(zcr);
        }
 
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
+           !BP_IS_HOLE(zio->io_bp)) {
+               metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
+       }
+
        /*
         * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
         * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
@@ -2958,3 +3171,67 @@ static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
        zio_checksum_verify,
        zio_done
 };
+
+/* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
+boolean_t
+zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
+    const zbookmark_t *zb2)
+{
+       uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
+
+       ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
+       ASSERT(zb2->zb_level == 0);
+
+       /*
+        * A bookmark in the deadlist is considered to be after
+        * everything else.
+        */
+       if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
+               return (B_TRUE);
+
+       /* The objset_phys_t isn't before anything. */
+       if (dnp == NULL)
+               return (B_FALSE);
+
+       zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
+           ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
+
+       zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
+           zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
+
+       if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
+               uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
+                   (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
+               return (nextobj <= zb2thisobj);
+       }
+
+       if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
+               return (B_TRUE);
+       if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
+               return (B_FALSE);
+       if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
+               return (B_FALSE);
+       return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
+}
+
+#if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
+/* Fault injection */
+EXPORT_SYMBOL(zio_injection_enabled);
+EXPORT_SYMBOL(zio_inject_fault);
+EXPORT_SYMBOL(zio_inject_list_next);
+EXPORT_SYMBOL(zio_clear_fault);
+EXPORT_SYMBOL(zio_handle_fault_injection);
+EXPORT_SYMBOL(zio_handle_device_injection);
+EXPORT_SYMBOL(zio_handle_label_injection);
+EXPORT_SYMBOL(zio_priority_table);
+EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
+
+module_param(zio_bulk_flags, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zio_bulk_flags, "Additional flags to pass to bulk buffers");
+
+module_param(zio_delay_max, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zio_delay_max, "Max zio millisec delay before posting event");
+
+module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
+#endif