Log pool suspension warnings to the console
[zfs.git] / module / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2012 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/zfs_context.h>
28 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
29 #include <sys/spa.h>
30 #include <sys/txg.h>
31 #include <sys/spa_impl.h>
32 #include <sys/vdev_impl.h>
33 #include <sys/zio_impl.h>
34 #include <sys/zio_compress.h>
35 #include <sys/zio_checksum.h>
36 #include <sys/dmu_objset.h>
37 #include <sys/arc.h>
38 #include <sys/ddt.h>
39
40 /*
41  * ==========================================================================
42  * I/O priority table
43  * ==========================================================================
44  */
45 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
46         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
47         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
48         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
49         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
50         1,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
51         1,      /* ZIO_PRIORITY_AGG             */
52         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
53         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
54         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
55         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
56         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
57         2,      /* ZIO_PRIORITY_DDT_PREFETCH    */
58 };
59
60 /*
61  * ==========================================================================
62  * I/O type descriptions
63  * ==========================================================================
64  */
65 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
66         "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl"
67 };
68
69 /*
70  * ==========================================================================
71  * I/O kmem caches
72  * ==========================================================================
73  */
74 kmem_cache_t *zio_cache;
75 kmem_cache_t *zio_link_cache;
76 kmem_cache_t *zio_vdev_cache;
77 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
78 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
79 int zio_bulk_flags = 0;
80 int zio_delay_max = ZIO_DELAY_MAX;
81
82 #ifdef _KERNEL
83 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
84 #endif
85 extern int zfs_mg_alloc_failures;
86
87 /*
88  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
89  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
90  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
91  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
92  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
93  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
94  * enough analysis has been done to determine optimal values.
95  *
96  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
97  * regular blocks are not deferred.
98  */
99 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
100 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
101 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
102
103 /*
104  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
105  * stage set or will have it later in its lifetime.
106  */
107 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
108
109 int zio_requeue_io_start_cut_in_line = 1;
110
111 #ifdef ZFS_DEBUG
112 int zio_buf_debug_limit = 16384;
113 #else
114 int zio_buf_debug_limit = 0;
115 #endif
116
117 static inline void __zio_execute(zio_t *zio);
118
119 static int
120 zio_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
121 {
122         zio_t *zio = arg;
123
124         bzero(zio, sizeof (zio_t));
125
126         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
127         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
128
129         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
130             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
131         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
132             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
133
134         return (0);
135 }
136
137 static void
138 zio_dest(void *arg, void *unused)
139 {
140         zio_t *zio = arg;
141
142         mutex_destroy(&zio->io_lock);
143         cv_destroy(&zio->io_cv);
144         list_destroy(&zio->io_parent_list);
145         list_destroy(&zio->io_child_list);
146 }
147
148 void
149 zio_init(void)
150 {
151         size_t c;
152         vmem_t *data_alloc_arena = NULL;
153
154 #ifdef _KERNEL
155         data_alloc_arena = zio_alloc_arena;
156 #endif
157         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache", sizeof (zio_t), 0,
158             zio_cons, zio_dest, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
159         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
160             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_KMEM);
161         zio_vdev_cache = kmem_cache_create("zio_vdev_cache", sizeof(vdev_io_t),
162             PAGESIZE, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_VMEM);
163
164         /*
165          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
166          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
167          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
168          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
169          */
170         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
171                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
172                 size_t p2 = size;
173                 size_t align = 0;
174
175                 while (p2 & (p2 - 1))
176                         p2 &= p2 - 1;
177
178                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
179                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
180                 } else if (P2PHASE(size, PAGESIZE) == 0) {
181                         align = PAGESIZE;
182                 } else if (P2PHASE(size, p2 >> 2) == 0) {
183                         align = p2 >> 2;
184                 }
185
186                 if (align != 0) {
187                         char name[36];
188                         int flags = zio_bulk_flags;
189
190                         /*
191                          * The smallest buffers (512b) are heavily used and
192                          * experience a lot of churn.  The slabs allocated
193                          * for them are also relatively small (32K).  Thus
194                          * in over to avoid expensive calls to vmalloc() we
195                          * make an exception to the usual slab allocation
196                          * policy and force these buffers to be kmem backed.
197                          */
198                         if (size == (1 << SPA_MINBLOCKSHIFT))
199                                 flags |= KMC_KMEM;
200
201                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
202                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
203                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, flags);
204
205                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
206                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
207                             align, NULL, NULL, NULL, NULL,
208                             data_alloc_arena, flags);
209                 }
210         }
211
212         while (--c != 0) {
213                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
214                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
215                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
216
217                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
218                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
219                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
220         }
221
222         /*
223          * The zio write taskqs have 1 thread per cpu, allow 1/2 of the taskqs
224          * to fail 3 times per txg or 8 failures, whichever is greater.
225          */
226         zfs_mg_alloc_failures = MAX((3 * max_ncpus / 2), 8);
227
228         zio_inject_init();
229
230         lz4_init();
231 }
232
233 void
234 zio_fini(void)
235 {
236         size_t c;
237         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
238         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
239
240         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
241                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
242                         last_cache = zio_buf_cache[c];
243                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
244                 }
245                 zio_buf_cache[c] = NULL;
246
247                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
248                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
249                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
250                 }
251                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
252         }
253
254         kmem_cache_destroy(zio_vdev_cache);
255         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
256         kmem_cache_destroy(zio_cache);
257
258         zio_inject_fini();
259
260         lz4_fini();
261 }
262
263 /*
264  * ==========================================================================
265  * Allocate and free I/O buffers
266  * ==========================================================================
267  */
268
269 /*
270  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
271  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
272  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
273  * excess / transient data in-core during a crashdump.
274  */
275 void *
276 zio_buf_alloc(size_t size)
277 {
278         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
279
280         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
281
282         return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
283 }
284
285 /*
286  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
287  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
288  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
289  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
290  */
291 void *
292 zio_data_buf_alloc(size_t size)
293 {
294         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
295
296         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
297
298         return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c],
299             KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
300 }
301
302 void
303 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
304 {
305         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
306
307         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
308
309         kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
310 }
311
312 void
313 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
314 {
315         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
316
317         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
318
319         kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
320 }
321
322 /*
323  * Dedicated I/O buffers to ensure that memory fragmentation never prevents
324  * or significantly delays the issuing of a zio.   These buffers are used
325  * to aggregate I/O and could be used for raidz stripes.
326  */
327 void *
328 zio_vdev_alloc(void)
329 {
330         return (kmem_cache_alloc(zio_vdev_cache, KM_PUSHPAGE));
331 }
332
333 void
334 zio_vdev_free(void *buf)
335 {
336         kmem_cache_free(zio_vdev_cache, buf);
337
338 }
339
340 /*
341  * ==========================================================================
342  * Push and pop I/O transform buffers
343  * ==========================================================================
344  */
345 static void
346 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
347         zio_transform_func_t *transform)
348 {
349         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_PUSHPAGE);
350
351         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
352         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
353         zt->zt_bufsize = bufsize;
354         zt->zt_transform = transform;
355
356         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
357         zio->io_transform_stack = zt;
358
359         zio->io_data = data;
360         zio->io_size = size;
361 }
362
363 static void
364 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
365 {
366         zio_transform_t *zt;
367
368         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
369                 if (zt->zt_transform != NULL)
370                         zt->zt_transform(zio,
371                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
372
373                 if (zt->zt_bufsize != 0)
374                         zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
375
376                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
377                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
378                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
379
380                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
381         }
382 }
383
384 /*
385  * ==========================================================================
386  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
387  * ==========================================================================
388  */
389 static void
390 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
391 {
392         ASSERT(zio->io_size > size);
393
394         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
395                 bcopy(zio->io_data, data, size);
396 }
397
398 static void
399 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
400 {
401         if (zio->io_error == 0 &&
402             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
403             zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
404                 zio->io_error = EIO;
405 }
406
407 /*
408  * ==========================================================================
409  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
410  * ==========================================================================
411  */
412 /*
413  * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
414  *        continue calling these functions until they return NULL.
415  *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
416  *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
417  *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
418  *        io_walk_link, which gets annoying.)
419  */
420 zio_t *
421 zio_walk_parents(zio_t *cio)
422 {
423         zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
424         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
425
426         zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
427         cio->io_walk_link = zl;
428
429         if (zl == NULL)
430                 return (NULL);
431
432         ASSERT(zl->zl_child == cio);
433         return (zl->zl_parent);
434 }
435
436 zio_t *
437 zio_walk_children(zio_t *pio)
438 {
439         zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
440         list_t *cl = &pio->io_child_list;
441
442         zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
443         pio->io_walk_link = zl;
444
445         if (zl == NULL)
446                 return (NULL);
447
448         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
449         return (zl->zl_child);
450 }
451
452 zio_t *
453 zio_unique_parent(zio_t *cio)
454 {
455         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
456
457         VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
458         return (pio);
459 }
460
461 void
462 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
463 {
464         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_PUSHPAGE);
465         int w;
466
467         /*
468          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
469          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
470          * Vdev I/Os can only have vdev children.
471          * The following ASSERT captures all of these constraints.
472          */
473         ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
474
475         zl->zl_parent = pio;
476         zl->zl_child = cio;
477
478         mutex_enter(&cio->io_lock);
479         mutex_enter(&pio->io_lock);
480
481         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
482
483         for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
484                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
485
486         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
487         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
488
489         pio->io_child_count++;
490         cio->io_parent_count++;
491
492         mutex_exit(&pio->io_lock);
493         mutex_exit(&cio->io_lock);
494 }
495
496 static void
497 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
498 {
499         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
500         ASSERT(zl->zl_child == cio);
501
502         mutex_enter(&cio->io_lock);
503         mutex_enter(&pio->io_lock);
504
505         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
506         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
507
508         pio->io_child_count--;
509         cio->io_parent_count--;
510
511         mutex_exit(&pio->io_lock);
512         mutex_exit(&cio->io_lock);
513
514         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
515 }
516
517 static boolean_t
518 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
519 {
520         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
521         boolean_t waiting = B_FALSE;
522
523         mutex_enter(&zio->io_lock);
524         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
525         if (*countp != 0) {
526                 zio->io_stage >>= 1;
527                 zio->io_stall = countp;
528                 waiting = B_TRUE;
529         }
530         mutex_exit(&zio->io_lock);
531
532         return (waiting);
533 }
534
535 __attribute__((always_inline))
536 static inline void
537 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
538 {
539         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
540         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
541
542         mutex_enter(&pio->io_lock);
543         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
544                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
545         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
546         ASSERT3U(*countp, >, 0);
547         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
548                 pio->io_stall = NULL;
549                 mutex_exit(&pio->io_lock);
550                 __zio_execute(pio);
551         } else {
552                 mutex_exit(&pio->io_lock);
553         }
554 }
555
556 static void
557 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
558 {
559         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
560                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
561 }
562
563 /*
564  * ==========================================================================
565  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
566  * ==========================================================================
567  */
568 static zio_t *
569 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
570     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
571     zio_type_t type, int priority, enum zio_flag flags,
572     vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_t *zb,
573     enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
574 {
575         zio_t *zio;
576
577         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
578         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
579         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
580
581         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
582         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
583         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
584
585         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_PUSHPAGE);
586
587         if (vd != NULL)
588                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
589         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
590                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
591         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
592                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
593         else
594                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
595
596         if (bp != NULL) {
597                 zio->io_logical = NULL;
598                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
599                 zio->io_bp_copy = *bp;
600                 zio->io_bp_orig = *bp;
601                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
602                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
603                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
604                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
605                         zio->io_logical = zio;
606                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
607                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
608         } else {
609                 zio->io_logical = NULL;
610                 zio->io_bp = NULL;
611                 bzero(&zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t));
612                 bzero(&zio->io_bp_orig, sizeof (blkptr_t));
613         }
614
615         zio->io_spa = spa;
616         zio->io_txg = txg;
617         zio->io_ready = NULL;
618         zio->io_done = done;
619         zio->io_private = private;
620         zio->io_prev_space_delta = 0;
621         zio->io_type = type;
622         zio->io_priority = priority;
623         zio->io_vd = vd;
624         zio->io_vsd = NULL;
625         zio->io_vsd_ops = NULL;
626         zio->io_offset = offset;
627         zio->io_deadline = 0;
628         zio->io_timestamp = 0;
629         zio->io_delta = 0;
630         zio->io_delay = 0;
631         zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
632         zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
633         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
634         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
635         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
636         bzero(&zio->io_prop, sizeof (zio_prop_t));
637         zio->io_cmd = 0;
638         zio->io_reexecute = 0;
639         zio->io_bp_override = NULL;
640         zio->io_walk_link = NULL;
641         zio->io_transform_stack = NULL;
642         zio->io_error = 0;
643         zio->io_child_count = 0;
644         zio->io_parent_count = 0;
645         zio->io_stall = NULL;
646         zio->io_gang_leader = NULL;
647         zio->io_gang_tree = NULL;
648         zio->io_executor = NULL;
649         zio->io_waiter = NULL;
650         zio->io_cksum_report = NULL;
651         zio->io_ena = 0;
652         bzero(zio->io_child_error, sizeof (int) * ZIO_CHILD_TYPES);
653         bzero(zio->io_children,
654             sizeof (uint64_t) * ZIO_CHILD_TYPES * ZIO_WAIT_TYPES);
655         bzero(&zio->io_bookmark, sizeof (zbookmark_t));
656
657         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
658         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
659
660         if (zb != NULL)
661                 zio->io_bookmark = *zb;
662
663         if (pio != NULL) {
664                 if (zio->io_logical == NULL)
665                         zio->io_logical = pio->io_logical;
666                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
667                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
668                 zio_add_child(pio, zio);
669         }
670
671         taskq_init_ent(&zio->io_tqent);
672
673         return (zio);
674 }
675
676 static void
677 zio_destroy(zio_t *zio)
678 {
679         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
680 }
681
682 zio_t *
683 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
684     void *private, enum zio_flag flags)
685 {
686         zio_t *zio;
687
688         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
689             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
690             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
691
692         return (zio);
693 }
694
695 zio_t *
696 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
697 {
698         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
699 }
700
701 zio_t *
702 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
703     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
704     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
705 {
706         zio_t *zio;
707
708         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
709             data, size, done, private,
710             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
711             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
712             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
713
714         return (zio);
715 }
716
717 zio_t *
718 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
719     void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
720     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
721     int priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_t *zb)
722 {
723         zio_t *zio;
724
725         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
726             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
727             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
728             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
729             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
730             zp->zp_level < 32 &&
731             zp->zp_copies > 0 &&
732             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa) &&
733             zp->zp_dedup <= 1 &&
734             zp->zp_dedup_verify <= 1);
735
736         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
737             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
738             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
739             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
740
741         zio->io_ready = ready;
742         zio->io_prop = *zp;
743
744         return (zio);
745 }
746
747 zio_t *
748 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
749     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
750     enum zio_flag flags, zbookmark_t *zb)
751 {
752         zio_t *zio;
753
754         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
755             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
756             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
757
758         return (zio);
759 }
760
761 void
762 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies)
763 {
764         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
765         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
766         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
767         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
768
769         zio->io_prop.zp_copies = copies;
770         zio->io_bp_override = bp;
771 }
772
773 void
774 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
775 {
776         bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
777 }
778
779 zio_t *
780 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
781     enum zio_flag flags)
782 {
783         zio_t *zio;
784
785         dprintf_bp(bp, "freeing in txg %llu, pass %u",
786             (longlong_t)txg, spa->spa_sync_pass);
787
788         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
789         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
790         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
791
792         arc_freed(spa, bp);
793
794         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
795             NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
796             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
797
798         return (zio);
799 }
800
801 zio_t *
802 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
803     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
804 {
805         zio_t *zio;
806
807         /*
808          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
809          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
810          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
811          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
812          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
813          * so that the SPA knows they're in use.
814          *
815          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
816          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
817          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
818          */
819         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
820         ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
821         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
822
823         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
824             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
825             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
826
827         return (zio);
828 }
829
830 zio_t *
831 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
832     zio_done_func_t *done, void *private, int priority, enum zio_flag flags)
833 {
834         zio_t *zio;
835         int c;
836
837         if (vd->vdev_children == 0) {
838                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
839                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, 0, NULL,
840                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
841
842                 zio->io_cmd = cmd;
843         } else {
844                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
845
846                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
847                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
848                             done, private, priority, flags));
849         }
850
851         return (zio);
852 }
853
854 zio_t *
855 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
856     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
857     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
858 {
859         zio_t *zio;
860
861         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
862         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
863             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
864         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
865
866         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
867             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
868             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
869
870         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
871
872         return (zio);
873 }
874
875 zio_t *
876 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
877     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
878     int priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
879 {
880         zio_t *zio;
881
882         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
883         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
884             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
885         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
886
887         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
888             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
889             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
890
891         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
892
893         if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
894                 /*
895                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
896                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
897                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
898                  * being written to multiple places in parallel.
899                  */
900                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
901                 bcopy(data, wbuf, size);
902                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
903         }
904
905         return (zio);
906 }
907
908 /*
909  * Create a child I/O to do some work for us.
910  */
911 zio_t *
912 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
913         void *data, uint64_t size, int type, int priority, enum zio_flag flags,
914         zio_done_func_t *done, void *private)
915 {
916         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
917         zio_t *zio;
918
919         ASSERT(vd->vdev_parent ==
920             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
921
922         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
923                 /*
924                  * If we have the bp, then the child should perform the
925                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
926                  * detection as close to the leaves as possible and
927                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
928                  */
929                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
930                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
931         }
932
933         if (vd->vdev_children == 0)
934                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
935
936         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
937
938         /*
939          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
940          * even if the original read was.
941          */
942         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
943                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
944
945         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
946             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
947             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
948
949         return (zio);
950 }
951
952 zio_t *
953 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
954         int type, int priority, enum zio_flag flags,
955         zio_done_func_t *done, void *private)
956 {
957         zio_t *zio;
958
959         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
960
961         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
962             data, size, done, private, type, priority,
963             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
964             vd, offset, NULL,
965             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
966
967         return (zio);
968 }
969
970 void
971 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
972 {
973         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
974             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
975             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
976 }
977
978 void
979 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
980 {
981         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
982         ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
983         ASSERT(size <= zio->io_size);
984
985         /*
986          * We don't shrink for raidz because of problems with the
987          * reconstruction when reading back less than the block size.
988          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
989          */
990         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
991         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
992                 zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
993 }
994
995 /*
996  * ==========================================================================
997  * Prepare to read and write logical blocks
998  * ==========================================================================
999  */
1000
1001 static int
1002 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1003 {
1004         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1005
1006         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1007             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1008             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
1009                 uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
1010                 void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
1011
1012                 zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
1013         }
1014
1015         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1016                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1017
1018         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1019                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1020
1021         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1022                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1023
1024         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1025 }
1026
1027 static int
1028 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1029 {
1030         spa_t *spa = zio->io_spa;
1031         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1032         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1033         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1034         uint64_t lsize = zio->io_size;
1035         uint64_t psize = lsize;
1036         int pass = 1;
1037
1038         /*
1039          * If our children haven't all reached the ready stage,
1040          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1041          */
1042         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
1043             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
1044                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1045
1046         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1047                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1048
1049         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1050
1051         if (zio->io_bp_override) {
1052                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1053                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1054
1055                 *bp = *zio->io_bp_override;
1056                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1057
1058                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1059                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1060
1061                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
1062                     zp->zp_dedup_verify);
1063
1064                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
1065                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1066                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1067                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1068                 }
1069                 zio->io_bp_override = NULL;
1070                 BP_ZERO(bp);
1071         }
1072
1073         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1074                 /*
1075                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1076                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1077                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1078                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1079                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1080                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1081                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1082                  */
1083                 pass = spa_sync_pass(spa);
1084
1085                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1086                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1087                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1088
1089                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1090                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1091
1092                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1093                 ASSERT(MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1094                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1095         }
1096
1097         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
1098                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1099                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
1100                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1101                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1102                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1103                 } else {
1104                         ASSERT(psize < lsize);
1105                         zio_push_transform(zio, cbuf, psize, lsize, NULL);
1106                 }
1107         }
1108
1109         /*
1110          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1111          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1112          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1113          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1114          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1115          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1116          */
1117         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1118             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1119                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1120                 ASSERT(psize != 0);
1121                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1122                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1123         } else {
1124                 BP_ZERO(bp);
1125                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1126         }
1127
1128         if (psize == 0) {
1129                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1130         } else {
1131                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1132                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1133                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1134                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1135                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1136                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1137                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1138                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1139                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1140                 if (zp->zp_dedup) {
1141                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1142                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1143                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1144                 }
1145         }
1146
1147         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1148 }
1149
1150 static int
1151 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1152 {
1153         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1154
1155         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1156                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1157                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1158         }
1159
1160         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1161 }
1162
1163 /*
1164  * ==========================================================================
1165  * Execute the I/O pipeline
1166  * ==========================================================================
1167  */
1168
1169 static void
1170 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1171 {
1172         spa_t *spa = zio->io_spa;
1173         zio_type_t t = zio->io_type;
1174         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1175
1176         /*
1177          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1178          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1179          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1180          */
1181         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1182                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1183
1184         /*
1185          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1186          */
1187         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1188                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1189
1190         /*
1191          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1192          * available.
1193          */
1194         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1195             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1196                 q++;
1197
1198         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1199
1200         /*
1201          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1202          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1203          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1204          */
1205         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
1206         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1207             flags, &zio->io_tqent);
1208 }
1209
1210 static boolean_t
1211 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1212 {
1213         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1214         spa_t *spa = zio->io_spa;
1215         zio_type_t t;
1216
1217         for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1218                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1219                 uint_t i;
1220                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1221                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1222                                 return (B_TRUE);
1223                 }
1224         }
1225
1226         return (B_FALSE);
1227 }
1228
1229 static int
1230 zio_issue_async(zio_t *zio)
1231 {
1232         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1233
1234         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1235 }
1236
1237 void
1238 zio_interrupt(zio_t *zio)
1239 {
1240         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1241 }
1242
1243 /*
1244  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1245  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
1246  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
1247  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
1248  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
1249  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
1250  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
1251  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait_io().
1252  *
1253  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1254  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1255  */
1256 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1257
1258 /*
1259  * zio_execute() is a wrapper around the static function
1260  * __zio_execute() so that we can force  __zio_execute() to be
1261  * inlined.  This reduces stack overhead which is important
1262  * because __zio_execute() is called recursively in several zio
1263  * code paths.  zio_execute() itself cannot be inlined because
1264  * it is externally visible.
1265  */
1266 void
1267 zio_execute(zio_t *zio)
1268 {
1269         __zio_execute(zio);
1270 }
1271
1272 __attribute__((always_inline))
1273 static inline void
1274 __zio_execute(zio_t *zio)
1275 {
1276         zio->io_executor = curthread;
1277
1278         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1279                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1280                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1281                 dsl_pool_t *dp;
1282                 boolean_t cut;
1283                 int rv;
1284
1285                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1286                 ASSERT(ISP2(stage));
1287                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1288
1289                 do {
1290                         stage <<= 1;
1291                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1292
1293                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1294
1295                 dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
1296                 cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
1297                     zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
1298
1299                 /*
1300                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1301                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1302                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1303                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1304                  *
1305                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1306                  * be sent to disk promptly.
1307                  */
1308                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1309                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1310                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1311                         return;
1312                 }
1313
1314 #ifdef _KERNEL
1315                 /*
1316                  * If we executing in the context of the tx_sync_thread,
1317                  * or we are performing pool initialization outside of a
1318                  * zio_taskq[ZIO_TASKQ_ISSUE] context.  Then issue the zio
1319                  * async to minimize stack usage for these deep call paths.
1320                  */
1321                 if ((dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread) ||
1322                     (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
1323                     !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE))) {
1324                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
1325                         return;
1326                 }
1327 #endif
1328
1329                 zio->io_stage = stage;
1330                 rv = zio_pipeline[highbit(stage) - 1](zio);
1331
1332                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
1333                         return;
1334
1335                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1336         }
1337 }
1338
1339
1340 /*
1341  * ==========================================================================
1342  * Initiate I/O, either sync or async
1343  * ==========================================================================
1344  */
1345 int
1346 zio_wait(zio_t *zio)
1347 {
1348         int error;
1349
1350         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1351         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1352
1353         zio->io_waiter = curthread;
1354
1355         __zio_execute(zio);
1356
1357         mutex_enter(&zio->io_lock);
1358         while (zio->io_executor != NULL)
1359                 cv_wait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1360         mutex_exit(&zio->io_lock);
1361
1362         error = zio->io_error;
1363         zio_destroy(zio);
1364
1365         return (error);
1366 }
1367
1368 void
1369 zio_nowait(zio_t *zio)
1370 {
1371         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1372
1373         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1374             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
1375                 /*
1376                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1377                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
1378                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
1379                  */
1380                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1381
1382                 zio_add_child(spa->spa_async_zio_root, zio);
1383         }
1384
1385         __zio_execute(zio);
1386 }
1387
1388 /*
1389  * ==========================================================================
1390  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1391  * ==========================================================================
1392  */
1393
1394 static void
1395 zio_reexecute(zio_t *pio)
1396 {
1397         zio_t *cio, *cio_next;
1398         int c, w;
1399
1400         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1401         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1402         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
1403         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
1404
1405         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1406         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1407         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1408         pio->io_reexecute = 0;
1409         pio->io_error = 0;
1410         for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1411                 pio->io_state[w] = 0;
1412         for (c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1413                 pio->io_child_error[c] = 0;
1414
1415         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
1416                 BP_ZERO(pio->io_bp);
1417
1418         /*
1419          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1420          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
1421          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1422          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
1423          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
1424          */
1425         for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
1426                 cio_next = zio_walk_children(pio);
1427                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1428                 for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
1429                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
1430                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1431                 zio_reexecute(cio);
1432         }
1433
1434         /*
1435          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1436          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
1437          * responsibility of the caller to wait on him.
1438          */
1439         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
1440                 __zio_execute(pio);
1441 }
1442
1443 void
1444 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1445 {
1446         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1447                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1448                     "failure and the failure mode property for this pool "
1449                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1450
1451         cmn_err(CE_WARN, "Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1452             "failure and has been suspended.\n", spa_name(spa));
1453
1454         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1455
1456         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1457
1458         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1459                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
1460                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
1461                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
1462
1463         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1464
1465         if (zio != NULL) {
1466                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
1467                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1468                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1469                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
1470                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1471                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1472         }
1473
1474         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1475 }
1476
1477 int
1478 zio_resume(spa_t *spa)
1479 {
1480         zio_t *pio;
1481
1482         /*
1483          * Reexecute all previously suspended i/o.
1484          */
1485         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1486         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1487         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1488         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1489         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1490         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1491
1492         if (pio == NULL)
1493                 return (0);
1494
1495         zio_reexecute(pio);
1496         return (zio_wait(pio));
1497 }
1498
1499 void
1500 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1501 {
1502         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1503         while (spa_suspended(spa))
1504                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1505         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1506 }
1507
1508 /*
1509  * ==========================================================================
1510  * Gang blocks.
1511  *
1512  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1513  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1514  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1515  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1516  * block from smaller fragments.
1517  *
1518  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1519  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1520  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1521  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1522  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1523  *
1524  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1525  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1526  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1527  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1528  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1529  *
1530  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1531  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1532  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1533  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1534  *
1535  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1536  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1537  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1538  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1539  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1540  * bps for every constituent of the gang block.
1541  *
1542  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1543  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1544  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1545  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1546  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1547  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1548  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1549  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1550  * gang header's blk_cksum as described above.
1551  *
1552  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1553  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1554  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1555  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1556  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1557  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1558  *
1559  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1560  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1561  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1562  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1563  *
1564  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1565  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1566  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1567  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1568  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1569  *
1570  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1571  * ==========================================================================
1572  */
1573
1574 static zio_t *
1575 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1576 {
1577         if (gn != NULL)
1578                 return (pio);
1579
1580         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1581             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1582             &pio->io_bookmark));
1583 }
1584
1585 zio_t *
1586 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1587 {
1588         zio_t *zio;
1589
1590         if (gn != NULL) {
1591                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1592                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1593                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1594                 /*
1595                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1596                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1597                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1598                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1599                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1600                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1601                  * this is just good hygiene.)
1602                  */
1603                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
1604                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1605                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1606                 }
1607                 /*
1608                  * If we are here to damage data for testing purposes,
1609                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
1610                  */
1611                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
1612                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
1613         } else {
1614                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1615                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1616                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1617         }
1618
1619         return (zio);
1620 }
1621
1622 /* ARGSUSED */
1623 zio_t *
1624 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1625 {
1626         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1627             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1628 }
1629
1630 /* ARGSUSED */
1631 zio_t *
1632 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1633 {
1634         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1635             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1636 }
1637
1638 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1639         NULL,
1640         zio_read_gang,
1641         zio_rewrite_gang,
1642         zio_free_gang,
1643         zio_claim_gang,
1644         NULL
1645 };
1646
1647 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1648
1649 static zio_gang_node_t *
1650 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1651 {
1652         zio_gang_node_t *gn;
1653
1654         ASSERT(*gnpp == NULL);
1655
1656         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_PUSHPAGE);
1657         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1658         *gnpp = gn;
1659
1660         return (gn);
1661 }
1662
1663 static void
1664 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1665 {
1666         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1667         int g;
1668
1669         for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1670                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1671
1672         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1673         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1674         *gnpp = NULL;
1675 }
1676
1677 static void
1678 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1679 {
1680         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1681         int g;
1682
1683         if (gn == NULL)
1684                 return;
1685
1686         for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1687                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1688
1689         zio_gang_node_free(gnpp);
1690 }
1691
1692 static void
1693 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1694 {
1695         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1696
1697         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
1698         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1699
1700         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1701             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1702             gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
1703 }
1704
1705 static void
1706 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1707 {
1708         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
1709         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1710         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1711         int g;
1712
1713         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
1714         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
1715
1716         if (zio->io_error)
1717                 return;
1718
1719         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1720                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1721
1722         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1723         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1724         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1725
1726         for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1727                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1728                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1729                         continue;
1730                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1731         }
1732 }
1733
1734 static void
1735 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1736 {
1737         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1738         zio_t *zio;
1739         int g;
1740
1741         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1742         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
1743         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
1744
1745         /*
1746          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1747          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1748          */
1749         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
1750
1751         if (gn != NULL) {
1752                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
1753
1754                 for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1755                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1756                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1757                                 continue;
1758                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1759                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1760                 }
1761         }
1762
1763         if (gn == gio->io_gang_tree)
1764                 ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
1765
1766         if (zio != pio)
1767                 zio_nowait(zio);
1768 }
1769
1770 static int
1771 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1772 {
1773         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1774
1775         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
1776         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1777
1778         zio->io_gang_leader = zio;
1779
1780         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1781
1782         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1783 }
1784
1785 static int
1786 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1787 {
1788         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1789
1790         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1791                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1792
1793         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
1794         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
1795
1796         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1797                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
1798         else
1799                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
1800
1801         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1802
1803         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1804 }
1805
1806 static void
1807 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1808 {
1809         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1810         ASSERTV(zio_t *gio = zio->io_gang_leader;)
1811         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1812         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1813         uint64_t asize;
1814         int d;
1815
1816         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1817                 return;
1818
1819         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1820
1821         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1822         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
1823         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1824         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1825         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1826
1827         mutex_enter(&pio->io_lock);
1828         for (d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1829                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1830                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1831                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1832                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1833         }
1834         mutex_exit(&pio->io_lock);
1835 }
1836
1837 static int
1838 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1839 {
1840         spa_t *spa = pio->io_spa;
1841         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1842         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
1843         zio_t *zio;
1844         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1845         zio_gbh_phys_t *gbh;
1846         uint64_t txg = pio->io_txg;
1847         uint64_t resid = pio->io_size;
1848         uint64_t lsize;
1849         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
1850         int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
1851         zio_prop_t zp;
1852         int g, error;
1853
1854         error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
1855             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
1856             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1857         if (error) {
1858                 pio->io_error = error;
1859                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1860         }
1861
1862         if (pio == gio) {
1863                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
1864         } else {
1865                 gnpp = pio->io_private;
1866                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1867         }
1868
1869         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1870         gbh = gn->gn_gbh;
1871         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1872
1873         /*
1874          * Create the gang header.
1875          */
1876         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1877             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1878
1879         /*
1880          * Create and nowait the gang children.
1881          */
1882         for (g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1883                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1884                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1885                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1886
1887                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
1888                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1889                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1890                 zp.zp_level = 0;
1891                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
1892                 zp.zp_dedup = 0;
1893                 zp.zp_dedup_verify = 0;
1894
1895                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1896                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1897                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1898                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1899                     &pio->io_bookmark));
1900         }
1901
1902         /*
1903          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1904          */
1905         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1906
1907         /*
1908          * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
1909          */
1910         pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
1911
1912         zio_nowait(zio);
1913
1914         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1915 }
1916
1917 /*
1918  * ==========================================================================
1919  * Dedup
1920  * ==========================================================================
1921  */
1922 static void
1923 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
1924 {
1925         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1926         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
1927         ddt_phys_t *ddp;
1928         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
1929
1930         mutex_enter(&pio->io_lock);
1931         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
1932         if (zio->io_error == 0)
1933                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
1934         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
1935                 dde->dde_repair_data = zio->io_data;
1936         else
1937                 zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
1938         mutex_exit(&pio->io_lock);
1939 }
1940
1941 static int
1942 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
1943 {
1944         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1945         int p;
1946
1947         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1948         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1949         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1950
1951         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1952                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1953                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
1954                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
1955                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
1956                 blkptr_t blk;
1957
1958                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
1959                 zio->io_vsd = dde;
1960
1961                 if (ddp_self == NULL)
1962                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1963
1964                 for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
1965                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
1966                                 continue;
1967                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
1968                             &blk);
1969                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
1970                             zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
1971                             zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
1972                             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
1973                             &zio->io_bookmark));
1974                 }
1975                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1976         }
1977
1978         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
1979             zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
1980             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
1981
1982         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1983 }
1984
1985 static int
1986 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
1987 {
1988         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1989
1990         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
1991                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1992
1993         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
1994         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
1995         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1996
1997         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
1998                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
1999                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2000                 if (ddt == NULL) {
2001                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2002                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2003                 }
2004                 if (dde == NULL) {
2005                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2006                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2007                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2008                 }
2009                 if (dde->dde_repair_data != NULL) {
2010                         bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
2011                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2012                 }
2013                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2014                 zio->io_vsd = NULL;
2015         }
2016
2017         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2018
2019         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2020 }
2021
2022 static boolean_t
2023 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2024 {
2025         spa_t *spa = zio->io_spa;
2026         int p;
2027
2028         /*
2029          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2030          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2031          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2032          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2033          */
2034         for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2035                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2036
2037                 if (lio != NULL) {
2038                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2039                             bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
2040                             zio->io_orig_size) != 0);
2041                 }
2042         }
2043
2044         for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2045                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2046
2047                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2048                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2049                         uint32_t aflags = ARC_WAIT;
2050                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2051                         int error;
2052
2053                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2054
2055                         ddt_exit(ddt);
2056
2057                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2058                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2059                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2060                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2061
2062                         if (error == 0) {
2063                                 if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
2064                                     bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
2065                                     zio->io_orig_size) != 0)
2066                                         error = EEXIST;
2067                                 VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf) == 1);
2068                         }
2069
2070                         ddt_enter(ddt);
2071                         return (error != 0);
2072                 }
2073         }
2074
2075         return (B_FALSE);
2076 }
2077
2078 static void
2079 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
2080 {
2081         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2082         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2083         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2084         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2085         zio_t *pio;
2086
2087         if (zio->io_error)
2088                 return;
2089
2090         ddt_enter(ddt);
2091
2092         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2093
2094         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
2095
2096         while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
2097                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
2098
2099         ddt_exit(ddt);
2100 }
2101
2102 static void
2103 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
2104 {
2105         int p = zio->io_prop.zp_copies;
2106         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
2107         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2108         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2109
2110         ddt_enter(ddt);
2111
2112         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2113         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2114         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2115
2116         if (zio->io_error == 0) {
2117                 while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
2118                         ddt_phys_addref(ddp);
2119         } else {
2120                 ddt_phys_clear(ddp);
2121         }
2122
2123         ddt_exit(ddt);
2124 }
2125
2126 static void
2127 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
2128 {
2129         int p = DDT_PHYS_DITTO;
2130         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2131         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2132         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2133         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2134         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
2135         ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
2136
2137         ddt_enter(ddt);
2138
2139         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
2140         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
2141         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
2142
2143         if (zio->io_error == 0) {
2144                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
2145                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2146                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
2147                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2148                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
2149                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2150         }
2151
2152         ddt_exit(ddt);
2153 }
2154
2155 static int
2156 zio_ddt_write(zio_t *zio)
2157 {
2158         spa_t *spa = zio->io_spa;
2159         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2160         uint64_t txg = zio->io_txg;
2161         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2162         int p = zp->zp_copies;
2163         int ditto_copies;
2164         zio_t *cio = NULL;
2165         zio_t *dio = NULL;
2166         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2167         ddt_entry_t *dde;
2168         ddt_phys_t *ddp;
2169
2170         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2171         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
2172         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
2173
2174         ddt_enter(ddt);
2175         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2176         ddp = &dde->dde_phys[p];
2177
2178         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
2179                 /*
2180                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
2181                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
2182                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
2183                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
2184                  */
2185                 if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
2186                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
2187                         zio_pop_transforms(zio);
2188                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2189                         BP_ZERO(bp);
2190                 } else {
2191                         zp->zp_dedup = 0;
2192                 }
2193                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2194                 ddt_exit(ddt);
2195                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2196         }
2197
2198         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
2199         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
2200
2201         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
2202             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
2203                 zio_prop_t czp = *zp;
2204
2205                 czp.zp_copies = ditto_copies;
2206
2207                 /*
2208                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
2209                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
2210                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
2211                  * This is safe, because using the override bp is just an
2212                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
2213                  */
2214                 if (zio->io_bp_override) {
2215                         zio_pop_transforms(zio);
2216                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
2217                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
2218                         zio->io_bp_override = NULL;
2219                         BP_ZERO(bp);
2220                         ddt_exit(ddt);
2221                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2222                 }
2223
2224                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2225                     zio->io_orig_size, &czp, NULL,
2226                     zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
2227                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2228
2229                 zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2230                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
2231         }
2232
2233         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
2234                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
2235                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
2236                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
2237                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
2238                 else
2239                         ddt_phys_addref(ddp);
2240         } else if (zio->io_bp_override) {
2241                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
2242                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
2243                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
2244                 ddt_phys_addref(ddp);
2245         } else {
2246                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
2247                     zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready,
2248                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
2249                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
2250
2251                 zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
2252                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
2253         }
2254
2255         ddt_exit(ddt);
2256
2257         if (cio)
2258                 zio_nowait(cio);
2259         if (dio)
2260                 zio_nowait(dio);
2261
2262         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2263 }
2264
2265 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
2266
2267 static int
2268 zio_ddt_free(zio_t *zio)
2269 {
2270         spa_t *spa = zio->io_spa;
2271         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2272         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
2273         ddt_entry_t *dde;
2274         ddt_phys_t *ddp;
2275
2276         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2277         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2278
2279         ddt_enter(ddt);
2280         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
2281         if (dde) {
2282                 ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2283                 if (ddp)
2284                         ddt_phys_decref(ddp);
2285         }
2286         ddt_exit(ddt);
2287
2288         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2289 }
2290
2291 /*
2292  * ==========================================================================
2293  * Allocate and free blocks
2294  * ==========================================================================
2295  */
2296 static int
2297 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
2298 {
2299         spa_t *spa = zio->io_spa;
2300         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2301         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2302         int error;
2303         int flags = 0;
2304
2305         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
2306                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2307                 zio->io_gang_leader = zio;
2308         }
2309
2310         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
2311         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
2312         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
2313         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
2314         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
2315
2316         /*
2317          * The dump device does not support gang blocks so allocation on
2318          * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
2319          * the "fast" gang feature.
2320          */
2321         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
2322         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
2323             METASLAB_GANG_CHILD : 0;
2324         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
2325         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
2326             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
2327
2328         if (error) {
2329                 spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
2330                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
2331                     error);
2332                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
2333                         return (zio_write_gang_block(zio));
2334                 zio->io_error = error;
2335         }
2336
2337         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2338 }
2339
2340 static int
2341 zio_dva_free(zio_t *zio)
2342 {
2343         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
2344
2345         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2346 }
2347
2348 static int
2349 zio_dva_claim(zio_t *zio)
2350 {
2351         int error;
2352
2353         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
2354         if (error)
2355                 zio->io_error = error;
2356
2357         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2358 }
2359
2360 /*
2361  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
2362  * and we want to give back the block we just allocated.
2363  * This handles both normal blocks and gang blocks.
2364  */
2365 static void
2366 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
2367 {
2368         int g;
2369
2370         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2371         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2372
2373         if (!BP_IS_HOLE(bp))
2374                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
2375
2376         if (gn != NULL) {
2377                 for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2378                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
2379                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
2380                 }
2381         }
2382 }
2383
2384 /*
2385  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
2386  */
2387 int
2388 zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, uint64_t size,
2389     boolean_t use_slog)
2390 {
2391         int error = 1;
2392
2393         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
2394
2395         /*
2396          * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
2397          * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
2398          * when allocating them.
2399          */
2400         if (use_slog) {
2401                 error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
2402                     new_bp, 1, txg, NULL,
2403                     METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
2404         }
2405
2406         if (error) {
2407                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
2408                     new_bp, 1, txg, NULL,
2409                     METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
2410         }
2411
2412         if (error == 0) {
2413                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
2414                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
2415                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
2416                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
2417                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
2418                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
2419                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
2420                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
2421                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
2422                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
2423         }
2424
2425         return (error);
2426 }
2427
2428 /*
2429  * Free an intent log block.
2430  */
2431 void
2432 zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
2433 {
2434         ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
2435         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
2436
2437         zio_free(spa, txg, bp);
2438 }
2439
2440 /*
2441  * ==========================================================================
2442  * Read and write to physical devices
2443  * ==========================================================================
2444  */
2445 static int
2446 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
2447 {
2448         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2449         uint64_t align;
2450         spa_t *spa = zio->io_spa;
2451
2452         ASSERT(zio->io_error == 0);
2453         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
2454
2455         if (vd == NULL) {
2456                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2457                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
2458
2459                 /*
2460                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
2461                  */
2462                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
2463         }
2464
2465         /*
2466          * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
2467          * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
2468          * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
2469          * characteristics:
2470          *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
2471          *      - any reads of user data
2472          * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
2473          * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
2474          */
2475         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
2476             vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
2477             zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
2478             zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
2479                 uint64_t old = spa->spa_last_io;
2480                 uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
2481                 if (old != new)
2482                         (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
2483         }
2484
2485         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
2486
2487         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
2488                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2489                 char *abuf = zio_buf_alloc(asize);
2490                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
2491                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
2492                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2493                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2494                 }
2495                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
2496         }
2497
2498         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
2499         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
2500         VERIFY(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || spa_writeable(spa));
2501
2502         /*
2503          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
2504          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
2505          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
2506          * This prevents spurious resilvering with nested replication.
2507          * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
2508          * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
2509          * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
2510          * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
2511          * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
2512          * The same logic applies to any form of nested replication:
2513          * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
2514          */
2515         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
2516             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
2517             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
2518             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
2519                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2520                 zio_vdev_io_bypass(zio);
2521                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2522         }
2523
2524         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2525             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
2526
2527                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
2528                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2529
2530                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
2531                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2532
2533                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2534                         zio->io_error = ENXIO;
2535                         zio_interrupt(zio);
2536                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2537                 }
2538         }
2539
2540         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
2541 }
2542
2543 static int
2544 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
2545 {
2546         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2547         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
2548         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
2549
2550         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2551                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2552
2553         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
2554
2555         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
2556
2557                 vdev_queue_io_done(zio);
2558
2559                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
2560                         vdev_cache_write(zio);
2561
2562                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2563                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
2564                             zio, EIO);
2565
2566                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2567                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
2568
2569                 if (zio->io_error) {
2570                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
2571                                 zio->io_error = ENXIO;
2572                         } else {
2573                                 unexpected_error = B_TRUE;
2574                         }
2575                 }
2576         }
2577
2578         ops->vdev_op_io_done(zio);
2579
2580         if (unexpected_error)
2581                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
2582
2583         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2584 }
2585
2586 /*
2587  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
2588  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
2589  */
2590 static void
2591 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
2592     const void *good_buf)
2593 {
2594         /* no processing needed */
2595         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
2596 }
2597
2598 /*ARGSUSED*/
2599 void
2600 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
2601 {
2602         void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
2603
2604         bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
2605
2606         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
2607         zcr->zcr_cbdata = buf;
2608         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
2609         zcr->zcr_free = zio_buf_free;
2610 }
2611
2612 static int
2613 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
2614 {
2615         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2616
2617         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
2618                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2619
2620         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
2621                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
2622
2623         if (zio->io_vsd != NULL) {
2624                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
2625                 zio->io_vsd = NULL;
2626         }
2627
2628         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
2629                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
2630
2631         /*
2632          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
2633          *
2634          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
2635          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
2636          */
2637         if (zio->io_error && vd == NULL &&
2638             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
2639                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
2640                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
2641                 zio->io_error = 0;
2642                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
2643                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
2644                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
2645                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
2646                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
2647                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2648         }
2649
2650         /*
2651          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
2652          * if the device is not accessible at all.
2653          */
2654         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
2655             !vdev_accessible(vd, zio))
2656                 zio->io_error = ENXIO;
2657
2658         /*
2659          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
2660          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
2661          */
2662         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
2663             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
2664                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
2665
2666         if (zio->io_error)
2667                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2668
2669         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2670 }
2671
2672 void
2673 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
2674 {
2675         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2676         ASSERT(zio->io_error == 0);
2677
2678         zio->io_stage >>= 1;
2679 }
2680
2681 void
2682 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
2683 {
2684         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
2685
2686         zio->io_stage >>= 1;
2687 }
2688
2689 void
2690 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
2691 {
2692         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
2693         ASSERT(zio->io_error == 0);
2694
2695         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
2696         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
2697 }
2698
2699 /*
2700  * ==========================================================================
2701  * Generate and verify checksums
2702  * ==========================================================================
2703  */
2704 static int
2705 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
2706 {
2707         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2708         enum zio_checksum checksum;
2709
2710         if (bp == NULL) {
2711                 /*
2712                  * This is zio_write_phys().
2713                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
2714                  */
2715                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
2716
2717                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2718                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2719
2720                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2721         } else {
2722                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
2723                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
2724                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
2725                 } else {
2726                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
2727                 }
2728         }
2729
2730         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
2731
2732         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2733 }
2734
2735 static int
2736 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
2737 {
2738         zio_bad_cksum_t info;
2739         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2740         int error;
2741
2742         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
2743
2744         if (bp == NULL) {
2745                 /*
2746                  * This is zio_read_phys().
2747                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2748                  */
2749                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2750                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2751
2752                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2753         }
2754
2755         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
2756                 zio->io_error = error;
2757                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2758                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
2759                             zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
2760                             zio->io_size, NULL, &info);
2761                 }
2762         }
2763
2764         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2765 }
2766
2767 /*
2768  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2769  */
2770 void
2771 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2772 {
2773         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
2774 }
2775
2776 /*
2777  * ==========================================================================
2778  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2779  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2780  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2781  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2782  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2783  * ==========================================================================
2784  */
2785 int
2786 zio_worst_error(int e1, int e2)
2787 {
2788         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2789         int r1, r2;
2790
2791         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2792                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2793                         break;
2794
2795         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2796                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2797                         break;
2798
2799         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2800 }
2801
2802 /*
2803  * ==========================================================================
2804  * I/O completion
2805  * ==========================================================================
2806  */
2807 static int
2808 zio_ready(zio_t *zio)
2809 {
2810         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2811         zio_t *pio, *pio_next;
2812
2813         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
2814             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
2815                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2816
2817         if (zio->io_ready) {
2818                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2819                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2820                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2821
2822                 zio->io_ready(zio);
2823         }
2824
2825         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2826                 zio->io_bp_copy = *bp;
2827
2828         if (zio->io_error)
2829                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2830
2831         mutex_enter(&zio->io_lock);
2832         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
2833         pio = zio_walk_parents(zio);
2834         mutex_exit(&zio->io_lock);
2835
2836         /*
2837          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
2838          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
2839          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
2840          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
2841          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
2842          */
2843         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
2844                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
2845                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2846         }
2847
2848         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
2849                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
2850                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
2851                 } else {
2852                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
2853                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2854                 }
2855         }
2856
2857         if (zio_injection_enabled &&
2858             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
2859                 zio_handle_ignored_writes(zio);
2860
2861         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2862 }
2863
2864 static int
2865 zio_done(zio_t *zio)
2866 {
2867         zio_t *pio, *pio_next;
2868         int c, w;
2869
2870         /*
2871          * If our children haven't all completed,
2872          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2873          */
2874         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2875             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2876             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
2877             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2878                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2879
2880         for (c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2881                 for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2882                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2883
2884         if (zio->io_bp != NULL) {
2885                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[0] == 0);
2886                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[1] == 0);
2887                 ASSERT(bcmp(zio->io_bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2888                     (zio->io_bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
2889                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
2890                     zio->io_bp_override == NULL &&
2891                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2892                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp));
2893                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2894                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
2895                             (BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == BP_GET_NDVAS(zio->io_bp)));
2896                 }
2897         }
2898
2899         /*
2900          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
2901          */
2902         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2903         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2904         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
2905
2906         /*
2907          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
2908          * checksum reports now while we still have the transformed data.
2909          */
2910         if (zio->io_error == 0) {
2911                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
2912                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
2913                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
2914                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
2915                         char *abuf = zio->io_data;
2916
2917                         if (asize != zio->io_size) {
2918                                 abuf = zio_buf_alloc(asize);
2919                                 bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
2920                                 bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
2921                         }
2922
2923                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
2924                         zcr->zcr_next = NULL;
2925                         zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
2926                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
2927
2928                         if (asize != zio->io_size)
2929                                 zio_buf_free(abuf, asize);
2930                 }
2931         }
2932
2933         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2934
2935         vdev_stat_update(zio, zio->io_size);
2936
2937         /*
2938          * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
2939          * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
2940          * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
2941          */
2942         if (zio->io_delay >= MSEC_TO_TICK(zio_delay_max)) {
2943                 if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd))
2944                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY, zio->io_spa,
2945                                          zio->io_vd, zio, 0, 0);
2946         }
2947
2948         if (zio->io_error) {
2949                 /*
2950                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2951                  * generate an error message describing the I/O failure
2952                  * at the block level.  We ignore these errors if the
2953                  * device is currently unavailable.
2954                  */
2955                 if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
2956                         !vdev_is_dead(zio->io_vd))
2957                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, zio->io_spa,
2958                                                 zio->io_vd, zio, 0, 0);
2959
2960                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
2961                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
2962                     zio == zio->io_logical) {
2963                         /*
2964                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
2965                          * error and generate a logical data ereport.
2966                          */
2967                         spa_log_error(zio->io_spa, zio);
2968                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, zio->io_spa, NULL, zio,
2969                             0, 0);
2970                 }
2971         }
2972
2973         if (zio->io_error && zio == zio->io_logical) {
2974                 /*
2975                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
2976                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
2977                  */
2978                 ASSERT(zio->io_vd == NULL && zio->io_bp != NULL);
2979                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2980
2981                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
2982                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
2983                         if (zio->io_error != ENOSPC)
2984                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
2985                         else
2986                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2987                 }
2988
2989                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2990                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
2991                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
2992                     zio->io_error == ENXIO &&
2993                     spa_load_state(zio->io_spa) == SPA_LOAD_NONE &&
2994                     spa_get_failmode(zio->io_spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
2995                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2996
2997                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
2998                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2999
3000                 /*
3001                  * Here is a possibly good place to attempt to do
3002                  * either combinatorial reconstruction or error correction
3003                  * based on checksums.  It also might be a good place
3004                  * to send out preliminary ereports before we suspend
3005                  * processing.
3006                  */
3007         }
3008
3009         /*
3010          * If there were logical child errors, they apply to us now.
3011          * We defer this until now to avoid conflating logical child
3012          * errors with errors that happened to the zio itself when
3013          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
3014          */
3015         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
3016
3017         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
3018             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
3019             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE))
3020                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, zio->io_bp);
3021
3022         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
3023
3024         /*
3025          * Godfather I/Os should never suspend.
3026          */
3027         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3028             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
3029                 zio->io_reexecute = 0;
3030
3031         if (zio->io_reexecute) {
3032                 /*
3033                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
3034                  *
3035                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
3036                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
3037                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
3038                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
3039                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
3040                  *
3041                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
3042                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
3043                  * parents not executing until children are ready.
3044                  */
3045                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3046
3047                 zio->io_gang_leader = NULL;
3048
3049                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3050                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3051                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3052
3053                 /*
3054                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
3055                  * not a true parent to them. It will track them through
3056                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
3057                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
3058                  * I/O to return status without blocking.
3059                  */
3060                 for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3061                         zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3062                         pio_next = zio_walk_parents(zio);
3063
3064                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
3065                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
3066                                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3067                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3068                         }
3069                 }
3070
3071                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
3072                         /*
3073                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
3074                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
3075                          * upward since we haven't permanently failed yet.
3076                          */
3077                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
3078                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
3079                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3080                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
3081                         /*
3082                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
3083                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
3084                          */
3085                         zio_suspend(zio->io_spa, zio);
3086                 } else {
3087                         /*
3088                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
3089                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
3090                          */
3091                         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
3092                         spa_taskq_dispatch_ent(zio->io_spa,
3093                             ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3094                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
3095                             &zio->io_tqent);
3096                 }
3097                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3098         }
3099
3100         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
3101         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
3102         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
3103
3104         /*
3105          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
3106          */
3107         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
3108                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
3109                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
3110                 zcr->zcr_next = NULL;
3111                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
3112                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
3113         }
3114
3115         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
3116             !BP_IS_HOLE(zio->io_bp)) {
3117                 metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
3118         }
3119
3120         /*
3121          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
3122          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
3123          * such, cannot acquire any new parents.
3124          */
3125         if (zio->io_done)
3126                 zio->io_done(zio);
3127
3128         mutex_enter(&zio->io_lock);
3129         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
3130         mutex_exit(&zio->io_lock);
3131
3132         for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
3133                 zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
3134                 pio_next = zio_walk_parents(zio);
3135                 zio_remove_child(pio, zio, zl);
3136                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
3137         }
3138
3139         if (zio->io_waiter != NULL) {
3140                 mutex_enter(&zio->io_lock);
3141                 zio->io_executor = NULL;
3142                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
3143                 mutex_exit(&zio->io_lock);
3144         } else {
3145                 zio_destroy(zio);
3146         }
3147
3148         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3149 }
3150
3151 /*
3152  * ==========================================================================
3153  * I/O pipeline definition
3154  * ==========================================================================
3155  */
3156 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
3157         NULL,
3158         zio_read_bp_init,
3159         zio_free_bp_init,
3160         zio_issue_async,
3161         zio_write_bp_init,
3162         zio_checksum_generate,
3163         zio_ddt_read_start,
3164         zio_ddt_read_done,
3165         zio_ddt_write,
3166         zio_ddt_free,
3167         zio_gang_assemble,
3168         zio_gang_issue,
3169         zio_dva_allocate,
3170         zio_dva_free,
3171         zio_dva_claim,
3172         zio_ready,
3173         zio_vdev_io_start,
3174         zio_vdev_io_done,
3175         zio_vdev_io_assess,
3176         zio_checksum_verify,
3177         zio_done
3178 };
3179
3180 /* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
3181 boolean_t
3182 zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_t *zb1,
3183     const zbookmark_t *zb2)
3184 {
3185         uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
3186
3187         ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
3188         ASSERT(zb2->zb_level == 0);
3189
3190         /*
3191          * A bookmark in the deadlist is considered to be after
3192          * everything else.
3193          */
3194         if (zb2->zb_object == DMU_DEADLIST_OBJECT)
3195                 return (B_TRUE);
3196
3197         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
3198         if (dnp == NULL)
3199                 return (B_FALSE);
3200
3201         zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
3202             ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
3203
3204         zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
3205             zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
3206
3207         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
3208                 uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
3209                     (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
3210                 return (nextobj <= zb2thisobj);
3211         }
3212
3213         if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
3214                 return (B_TRUE);
3215         if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
3216                 return (B_FALSE);
3217         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
3218                 return (B_FALSE);
3219         return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
3220 }
3221
3222 #if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
3223 /* Fault injection */
3224 EXPORT_SYMBOL(zio_injection_enabled);
3225 EXPORT_SYMBOL(zio_inject_fault);
3226 EXPORT_SYMBOL(zio_inject_list_next);
3227 EXPORT_SYMBOL(zio_clear_fault);
3228 EXPORT_SYMBOL(zio_handle_fault_injection);
3229 EXPORT_SYMBOL(zio_handle_device_injection);
3230 EXPORT_SYMBOL(zio_handle_label_injection);
3231 EXPORT_SYMBOL(zio_priority_table);
3232 EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
3233
3234 module_param(zio_bulk_flags, int, 0644);
3235 MODULE_PARM_DESC(zio_bulk_flags, "Additional flags to pass to bulk buffers");
3236
3237 module_param(zio_delay_max, int, 0644);
3238 MODULE_PARM_DESC(zio_delay_max, "Max zio millisec delay before posting event");
3239
3240 module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
3241 MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
3242
3243 module_param(zfs_sync_pass_deferred_free, int, 0644);
3244 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_deferred_free,
3245     "defer frees starting in this pass");
3246
3247 module_param(zfs_sync_pass_dont_compress, int, 0644);
3248 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_dont_compress,
3249     "don't compress starting in this pass");
3250
3251 module_param(zfs_sync_pass_rewrite, int, 0644);
3252 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_rewrite,
3253     "rewrite new bps starting in this pass");
3254 #endif