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