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