]> granicus.if.org Git - zfs/blob - module/zfs/zio.c
6f1aa640dadbeb7e2cdd91a7ccc852aebd4c6080
[zfs] / module / zfs / zio.c
1 /*
2  * CDDL HEADER START
3  *
4  * The contents of this file are subject to the terms of the
5  * Common Development and Distribution License (the "License").
6  * You may not use this file except in compliance with the License.
7  *
8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
10  * See the License for the specific language governing permissions
11  * and limitations under the License.
12  *
13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
18  *
19  * CDDL HEADER END
20  */
21 /*
22  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
23  * Copyright (c) 2011, 2018 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  * Copyright (c) 2017, Intel Corporation.
26  */
27
28 #include <sys/sysmacros.h>
29 #include <sys/zfs_context.h>
30 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
31 #include <sys/spa.h>
32 #include <sys/txg.h>
33 #include <sys/spa_impl.h>
34 #include <sys/vdev_impl.h>
35 #include <sys/zio_impl.h>
36 #include <sys/zio_compress.h>
37 #include <sys/zio_checksum.h>
38 #include <sys/dmu_objset.h>
39 #include <sys/arc.h>
40 #include <sys/ddt.h>
41 #include <sys/blkptr.h>
42 #include <sys/zfeature.h>
43 #include <sys/dsl_scan.h>
44 #include <sys/metaslab_impl.h>
45 #include <sys/time.h>
46 #include <sys/trace_zio.h>
47 #include <sys/abd.h>
48 #include <sys/dsl_crypt.h>
49 #include <sys/cityhash.h>
50
51 /*
52  * ==========================================================================
53  * I/O type descriptions
54  * ==========================================================================
55  */
56 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
57         /*
58          * Note: Linux kernel thread name length is limited
59          * so these names will differ from upstream open zfs.
60          */
61         "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl"
62 };
63
64 int zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
65
66 /*
67  * ==========================================================================
68  * I/O kmem caches
69  * ==========================================================================
70  */
71 kmem_cache_t *zio_cache;
72 kmem_cache_t *zio_link_cache;
73 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
74 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
75 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
76 uint64_t zio_buf_cache_allocs[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
77 uint64_t zio_buf_cache_frees[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
78 #endif
79
80 /* Mark IOs as "slow" if they take longer than 30 seconds */
81 int zio_slow_io_ms = (30 * MILLISEC);
82
83 #define BP_SPANB(indblkshift, level) \
84         (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
85 #define COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
86 /*
87  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
88  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
89  * Care should be taken when changing these values as they directly impact
90  * spa_sync() performance. Tuning these values may introduce subtle performance
91  * pathologies and should only be done in the context of performance analysis.
92  * These tunables will eventually be removed and replaced with #defines once
93  * enough analysis has been done to determine optimal values.
94  *
95  * The 'zfs_sync_pass_deferred_free' pass must be greater than 1 to ensure that
96  * regular blocks are not deferred.
97  */
98 int zfs_sync_pass_deferred_free = 2; /* defer frees starting in this pass */
99 int zfs_sync_pass_dont_compress = 5; /* don't compress starting in this pass */
100 int zfs_sync_pass_rewrite = 2; /* rewrite new bps starting in this pass */
101
102 /*
103  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
104  * stage set or will have it later in its lifetime.
105  */
106 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) ((zio)->io_orig_pipeline & ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE)
107
108 int zio_requeue_io_start_cut_in_line = 1;
109
110 #ifdef ZFS_DEBUG
111 int zio_buf_debug_limit = 16384;
112 #else
113 int zio_buf_debug_limit = 0;
114 #endif
115
116 static inline void __zio_execute(zio_t *zio);
117
118 static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
119
120 void
121 zio_init(void)
122 {
123         size_t c;
124         vmem_t *data_alloc_arena = NULL;
125
126         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
127             sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
128         zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
129             sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
130
131         /*
132          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
133          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
134          * for each quarter-power of 2.
135          */
136         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
137                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
138                 size_t p2 = size;
139                 size_t align = 0;
140                 size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
141
142 #if defined(_ILP32) && defined(_KERNEL)
143                 /*
144                  * Cache size limited to 1M on 32-bit platforms until ARC
145                  * buffers no longer require virtual address space.
146                  */
147                 if (size > zfs_max_recordsize)
148                         break;
149 #endif
150
151                 while (!ISP2(p2))
152                         p2 &= p2 - 1;
153
154 #ifndef _KERNEL
155                 /*
156                  * If we are using watchpoints, put each buffer on its own page,
157                  * to eliminate the performance overhead of trapping to the
158                  * kernel when modifying a non-watched buffer that shares the
159                  * page with a watched buffer.
160                  */
161                 if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
162                         continue;
163                 /*
164                  * Here's the problem - on 4K native devices in userland on
165                  * Linux using O_DIRECT, buffers must be 4K aligned or I/O
166                  * will fail with EINVAL, causing zdb (and others) to coredump.
167                  * Since userland probably doesn't need optimized buffer caches,
168                  * we just force 4K alignment on everything.
169                  */
170                 align = 8 * SPA_MINBLOCKSIZE;
171 #else
172                 if (size < PAGESIZE) {
173                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
174                 } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
175                         align = PAGESIZE;
176                 }
177 #endif
178
179                 if (align != 0) {
180                         char name[36];
181                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
182                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
183                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
184
185                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
186                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
187                             align, NULL, NULL, NULL, NULL,
188                             data_alloc_arena, cflags);
189                 }
190         }
191
192         while (--c != 0) {
193                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
194                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
195                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
196
197                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
198                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
199                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
200         }
201
202         zio_inject_init();
203
204         lz4_init();
205 }
206
207 void
208 zio_fini(void)
209 {
210         size_t c;
211         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
212         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
213
214         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
215 #ifdef _ILP32
216                 /*
217                  * Cache size limited to 1M on 32-bit platforms until ARC
218                  * buffers no longer require virtual address space.
219                  */
220                 if (((c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT) > zfs_max_recordsize)
221                         break;
222 #endif
223 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
224                 if (zio_buf_cache_allocs[c] != zio_buf_cache_frees[c])
225                         (void) printf("zio_fini: [%d] %llu != %llu\n",
226                             (int)((c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT),
227                             (long long unsigned)zio_buf_cache_allocs[c],
228                             (long long unsigned)zio_buf_cache_frees[c]);
229 #endif
230                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
231                         last_cache = zio_buf_cache[c];
232                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
233                 }
234                 zio_buf_cache[c] = NULL;
235
236                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
237                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
238                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
239                 }
240                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
241         }
242
243         kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
244         kmem_cache_destroy(zio_cache);
245
246         zio_inject_fini();
247
248         lz4_fini();
249 }
250
251 /*
252  * ==========================================================================
253  * Allocate and free I/O buffers
254  * ==========================================================================
255  */
256
257 /*
258  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
259  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
260  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
261  * excess / transient data in-core during a crashdump.
262  */
263 void *
264 zio_buf_alloc(size_t size)
265 {
266         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
267
268         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
269 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
270         atomic_add_64(&zio_buf_cache_allocs[c], 1);
271 #endif
272
273         return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
274 }
275
276 /*
277  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
278  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
279  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
280  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
281  */
282 void *
283 zio_data_buf_alloc(size_t size)
284 {
285         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
286
287         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
288
289         return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
290 }
291
292 void
293 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
294 {
295         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
296
297         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
298 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
299         atomic_add_64(&zio_buf_cache_frees[c], 1);
300 #endif
301
302         kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
303 }
304
305 void
306 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
307 {
308         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
309
310         VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
311
312         kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
313 }
314
315 static void
316 zio_abd_free(void *abd, size_t size)
317 {
318         abd_free((abd_t *)abd);
319 }
320
321 /*
322  * ==========================================================================
323  * Push and pop I/O transform buffers
324  * ==========================================================================
325  */
326 void
327 zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
328     zio_transform_func_t *transform)
329 {
330         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
331
332         /*
333          * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
334          * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
335          */
336         IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
337
338         zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
339         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
340         zt->zt_bufsize = bufsize;
341         zt->zt_transform = transform;
342
343         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
344         zio->io_transform_stack = zt;
345
346         zio->io_abd = data;
347         zio->io_size = size;
348 }
349
350 void
351 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
352 {
353         zio_transform_t *zt;
354
355         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
356                 if (zt->zt_transform != NULL)
357                         zt->zt_transform(zio,
358                             zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
359
360                 if (zt->zt_bufsize != 0)
361                         abd_free(zio->io_abd);
362
363                 zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
364                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
365                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
366
367                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
368         }
369 }
370
371 /*
372  * ==========================================================================
373  * I/O transform callbacks for subblocks, decompression, and decryption
374  * ==========================================================================
375  */
376 static void
377 zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
378 {
379         ASSERT(zio->io_size > size);
380
381         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
382                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
383 }
384
385 static void
386 zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
387 {
388         if (zio->io_error == 0) {
389                 void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
390                 int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
391                     zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
392                 abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
393
394                 if (zio_injection_enabled && ret == 0)
395                         ret = zio_handle_fault_injection(zio, EINVAL);
396
397                 if (ret != 0)
398                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
399         }
400 }
401
402 static void
403 zio_decrypt(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
404 {
405         int ret;
406         void *tmp;
407         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
408         spa_t *spa = zio->io_spa;
409         uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
410         uint64_t lsize = BP_GET_LSIZE(bp);
411         dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
412         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
413         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
414         uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
415         boolean_t no_crypt = B_FALSE;
416
417         ASSERT(BP_USES_CRYPT(bp));
418         ASSERT3U(size, !=, 0);
419
420         if (zio->io_error != 0)
421                 return;
422
423         /*
424          * Verify the cksum of MACs stored in an indirect bp. It will always
425          * be possible to verify this since it does not require an encryption
426          * key.
427          */
428         if (BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) {
429                 zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
430
431                 if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF) {
432                         /*
433                          * We haven't decompressed the data yet, but
434                          * zio_crypt_do_indirect_mac_checksum() requires
435                          * decompressed data to be able to parse out the MACs
436                          * from the indirect block. We decompress it now and
437                          * throw away the result after we are finished.
438                          */
439                         tmp = zio_buf_alloc(lsize);
440                         ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(bp),
441                             zio->io_abd, tmp, zio->io_size, lsize);
442                         if (ret != 0) {
443                                 ret = SET_ERROR(EIO);
444                                 goto error;
445                         }
446                         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum(B_FALSE,
447                             tmp, lsize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
448                         zio_buf_free(tmp, lsize);
449                 } else {
450                         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_FALSE,
451                             zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
452                 }
453                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
454
455                 if (zio_injection_enabled && ot != DMU_OT_DNODE && ret == 0) {
456                         ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
457                             &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
458                 }
459                 if (ret != 0)
460                         goto error;
461
462                 return;
463         }
464
465         /*
466          * If this is an authenticated block, just check the MAC. It would be
467          * nice to separate this out into its own flag, but for the moment
468          * enum zio_flag is out of bits.
469          */
470         if (BP_IS_AUTHENTICATED(bp)) {
471                 if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
472                         ret = spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_FALSE, spa,
473                             dsobj, zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
474                 } else {
475                         zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
476                         ret = spa_do_crypt_mac_abd(B_FALSE, spa, dsobj,
477                             zio->io_abd, size, mac);
478                         if (zio_injection_enabled && ret == 0) {
479                                 ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
480                                     &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
481                         }
482                 }
483                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
484
485                 if (ret != 0)
486                         goto error;
487
488                 return;
489         }
490
491         zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
492
493         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
494                 tmp = abd_borrow_buf_copy(zio->io_abd, sizeof (zil_chain_t));
495                 zio_crypt_decode_mac_zil(tmp, mac);
496                 abd_return_buf(zio->io_abd, tmp, sizeof (zil_chain_t));
497         } else {
498                 zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
499         }
500
501         ret = spa_do_crypt_abd(B_FALSE, spa, &zio->io_bookmark, BP_GET_TYPE(bp),
502             BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), salt, iv, mac, size, data,
503             zio->io_abd, &no_crypt);
504         if (no_crypt)
505                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
506
507         if (ret != 0)
508                 goto error;
509
510         return;
511
512 error:
513         /* assert that the key was found unless this was speculative */
514         ASSERT(ret != EACCES || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE));
515
516         /*
517          * If there was a decryption / authentication error return EIO as
518          * the io_error. If this was not a speculative zio, create an ereport.
519          */
520         if (ret == ECKSUM) {
521                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
522                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE) == 0) {
523                         spa_log_error(spa, &zio->io_bookmark);
524                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_AUTHENTICATION,
525                             spa, NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
526                 }
527         } else {
528                 zio->io_error = ret;
529         }
530 }
531
532 /*
533  * ==========================================================================
534  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
535  * ==========================================================================
536  */
537 zio_t *
538 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
539 {
540         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
541
542         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
543         if (*zl == NULL)
544                 return (NULL);
545
546         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
547         return ((*zl)->zl_parent);
548 }
549
550 zio_t *
551 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
552 {
553         list_t *cl = &pio->io_child_list;
554
555         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
556
557         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
558         if (*zl == NULL)
559                 return (NULL);
560
561         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
562         return ((*zl)->zl_child);
563 }
564
565 zio_t *
566 zio_unique_parent(zio_t *cio)
567 {
568         zio_link_t *zl = NULL;
569         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
570
571         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
572         return (pio);
573 }
574
575 void
576 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
577 {
578         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
579
580         /*
581          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
582          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
583          * Vdev I/Os can only have vdev children.
584          * The following ASSERT captures all of these constraints.
585          */
586         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
587
588         zl->zl_parent = pio;
589         zl->zl_child = cio;
590
591         mutex_enter(&pio->io_lock);
592         mutex_enter(&cio->io_lock);
593
594         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
595
596         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
597                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
598
599         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
600         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
601
602         pio->io_child_count++;
603         cio->io_parent_count++;
604
605         mutex_exit(&cio->io_lock);
606         mutex_exit(&pio->io_lock);
607 }
608
609 static void
610 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
611 {
612         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
613         ASSERT(zl->zl_child == cio);
614
615         mutex_enter(&pio->io_lock);
616         mutex_enter(&cio->io_lock);
617
618         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
619         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
620
621         pio->io_child_count--;
622         cio->io_parent_count--;
623
624         mutex_exit(&cio->io_lock);
625         mutex_exit(&pio->io_lock);
626         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
627 }
628
629 static boolean_t
630 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
631 {
632         boolean_t waiting = B_FALSE;
633
634         mutex_enter(&zio->io_lock);
635         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
636         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
637                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
638                         continue;
639
640                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
641                 if (*countp != 0) {
642                         zio->io_stage >>= 1;
643                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
644                         zio->io_stall = countp;
645                         waiting = B_TRUE;
646                         break;
647                 }
648         }
649         mutex_exit(&zio->io_lock);
650         return (waiting);
651 }
652
653 __attribute__((always_inline))
654 static inline void
655 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait,
656     zio_t **next_to_executep)
657 {
658         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
659         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
660
661         mutex_enter(&pio->io_lock);
662         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
663                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
664         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
665         ASSERT3U(*countp, >, 0);
666
667         (*countp)--;
668
669         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
670                 zio_taskq_type_t type =
671                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
672                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
673                 pio->io_stall = NULL;
674                 mutex_exit(&pio->io_lock);
675
676                 /*
677                  * If we can tell the caller to execute this parent next, do
678                  * so.  Otherwise dispatch the parent zio as its own task.
679                  *
680                  * Having the caller execute the parent when possible reduces
681                  * locking on the zio taskq's, reduces context switch
682                  * overhead, and has no recursion penalty.  Note that one
683                  * read from disk typically causes at least 3 zio's: a
684                  * zio_null(), the logical zio_read(), and then a physical
685                  * zio.  When the physical ZIO completes, we are able to call
686                  * zio_done() on all 3 of these zio's from one invocation of
687                  * zio_execute() by returning the parent back to
688                  * zio_execute().  Since the parent isn't executed until this
689                  * thread returns back to zio_execute(), the caller should do
690                  * so promptly.
691                  *
692                  * In other cases, dispatching the parent prevents
693                  * overflowing the stack when we have deeply nested
694                  * parent-child relationships, as we do with the "mega zio"
695                  * of writes for spa_sync(), and the chain of ZIL blocks.
696                  */
697                 if (next_to_executep != NULL && *next_to_executep == NULL) {
698                         *next_to_executep = pio;
699                 } else {
700                         zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
701                 }
702         } else {
703                 mutex_exit(&pio->io_lock);
704         }
705 }
706
707 static void
708 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
709 {
710         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
711                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
712 }
713
714 int
715 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
716 {
717         const zio_t *z1 = x1;
718         const zio_t *z2 = x2;
719
720         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
721                 return (-1);
722         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
723                 return (1);
724
725         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
726                 return (-1);
727         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
728                 return (1);
729
730         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
731                 return (-1);
732         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
733                 return (1);
734
735         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
736                 return (-1);
737         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
738                 return (1);
739
740         if (z1 < z2)
741                 return (-1);
742         if (z1 > z2)
743                 return (1);
744
745         return (0);
746 }
747
748 /*
749  * ==========================================================================
750  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
751  * ==========================================================================
752  */
753 static zio_t *
754 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
755     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
756     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
757     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
758     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage,
759     enum zio_stage pipeline)
760 {
761         zio_t *zio;
762
763         ASSERT3U(psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
764         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
765         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
766
767         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
768         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
769         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
770
771         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS) != 0);
772
773         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
774         bzero(zio, sizeof (zio_t));
775
776         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_NOLOCKDEP, NULL);
777         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
778
779         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
780             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
781         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
782             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
783         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
784
785         if (vd != NULL)
786                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
787         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
788                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
789         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
790                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
791         else
792                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
793
794         if (bp != NULL) {
795                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
796                 zio->io_bp_copy = *bp;
797                 zio->io_bp_orig = *bp;
798                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
799                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
800                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
801                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
802                         zio->io_logical = zio;
803                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
804                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
805         }
806
807         zio->io_spa = spa;
808         zio->io_txg = txg;
809         zio->io_done = done;
810         zio->io_private = private;
811         zio->io_type = type;
812         zio->io_priority = priority;
813         zio->io_vd = vd;
814         zio->io_offset = offset;
815         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
816         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
817         zio->io_lsize = lsize;
818         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
819         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
820         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
821         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
822
823         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
824         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
825
826         if (zb != NULL)
827                 zio->io_bookmark = *zb;
828
829         if (pio != NULL) {
830                 if (zio->io_metaslab_class == NULL)
831                         zio->io_metaslab_class = pio->io_metaslab_class;
832                 if (zio->io_logical == NULL)
833                         zio->io_logical = pio->io_logical;
834                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
835                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
836                 zio_add_child(pio, zio);
837         }
838
839         taskq_init_ent(&zio->io_tqent);
840
841         return (zio);
842 }
843
844 static void
845 zio_destroy(zio_t *zio)
846 {
847         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
848         list_destroy(&zio->io_parent_list);
849         list_destroy(&zio->io_child_list);
850         mutex_destroy(&zio->io_lock);
851         cv_destroy(&zio->io_cv);
852         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
853 }
854
855 zio_t *
856 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
857     void *private, enum zio_flag flags)
858 {
859         zio_t *zio;
860
861         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
862             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
863             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
864
865         return (zio);
866 }
867
868 zio_t *
869 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
870 {
871         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
872 }
873
874 void
875 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
876 {
877         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
878                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
879                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
880         }
881         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
882             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
883                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
884                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
885         }
886         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
887             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
888                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
889                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
890         }
891         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
892                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
893                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
894         }
895         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
896                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
897                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
898         }
899
900         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
901                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
902                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
903                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
904                 }
905         }
906
907         /*
908          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
909          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
910          */
911         if (!spa->spa_trust_config)
912                 return;
913
914         /*
915          * Pool-specific checks.
916          *
917          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
918          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
919          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
920          * that are in the log) to be arbitrarily large.
921          */
922         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
923                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
924
925                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
926                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
927                             "VDEV %llu",
928                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
929                         continue;
930                 }
931                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
932                 if (vd == NULL) {
933                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
934                             "VDEV %llu",
935                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
936                         continue;
937                 }
938                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
939                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
940                             "VDEV %llu",
941                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
942                         continue;
943                 }
944                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
945                         /*
946                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
947                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
948                          * we can't perform any more checks on them.
949                          */
950                         continue;
951                 }
952                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
953                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
954                 if (BP_IS_GANG(bp))
955                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
956                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
957                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
958                             "OFFSET %llu",
959                             bp, i, (longlong_t)offset);
960                 }
961         }
962 }
963
964 boolean_t
965 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
966 {
967         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
968
969         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
970                 return (B_FALSE);
971
972         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
973         if (vd == NULL)
974                 return (B_FALSE);
975
976         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
977                 return (B_FALSE);
978
979         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
980                 return (B_FALSE);
981         }
982
983         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
984         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
985
986         if (BP_IS_GANG(bp))
987                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
988         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
989                 return (B_FALSE);
990
991         return (B_TRUE);
992 }
993
994 zio_t *
995 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
996     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
997     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
998 {
999         zio_t *zio;
1000
1001         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1002
1003         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
1004             data, size, size, done, private,
1005             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
1006             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
1007             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
1008
1009         return (zio);
1010 }
1011
1012 zio_t *
1013 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
1014     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
1015     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
1016     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
1017     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1018     const zbookmark_phys_t *zb)
1019 {
1020         zio_t *zio;
1021
1022         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
1023             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
1024             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
1025             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
1026             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
1027             zp->zp_level < 32 &&
1028             zp->zp_copies > 0 &&
1029             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
1030
1031         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
1032             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
1033             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
1034             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
1035
1036         zio->io_ready = ready;
1037         zio->io_children_ready = children_ready;
1038         zio->io_physdone = physdone;
1039         zio->io_prop = *zp;
1040
1041         /*
1042          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
1043          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
1044          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
1045          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim). Encrypted
1046          * dedup blocks need data as well so we also disable dedup in this
1047          * case.
1048          */
1049         if (data == NULL &&
1050             (zio->io_prop.zp_dedup_verify || zio->io_prop.zp_encrypt)) {
1051                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1052         }
1053
1054         return (zio);
1055 }
1056
1057 zio_t *
1058 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
1059     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1060     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
1061 {
1062         zio_t *zio;
1063
1064         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
1065             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
1066             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
1067
1068         return (zio);
1069 }
1070
1071 void
1072 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
1073 {
1074         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
1075         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1076         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1077         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
1078
1079         /*
1080          * We must reset the io_prop to match the values that existed
1081          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
1082          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
1083          */
1084         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
1085         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
1086         zio->io_prop.zp_copies = copies;
1087         zio->io_bp_override = bp;
1088 }
1089
1090 void
1091 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
1092 {
1093
1094         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1095
1096         /*
1097          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
1098          * process the free here (by ignoring it) rather than
1099          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
1100          */
1101         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1102                 return;
1103         metaslab_check_free(spa, bp);
1104
1105         /*
1106          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
1107          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
1108          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
1109          * in-memory list for later processing.
1110          */
1111         if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
1112             txg != spa->spa_syncing_txg ||
1113             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
1114                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
1115         } else {
1116                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp, 0)));
1117         }
1118 }
1119
1120 zio_t *
1121 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1122     enum zio_flag flags)
1123 {
1124         zio_t *zio;
1125         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
1126
1127         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1128         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
1129         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
1130
1131         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1132                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1133
1134         metaslab_check_free(spa, bp);
1135         arc_freed(spa, bp);
1136         dsl_scan_freed(spa, bp);
1137
1138         /*
1139          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1140          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1141          * not tied up.
1142          */
1143         if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1144                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1145
1146         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1147             BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1148             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1149
1150         return (zio);
1151 }
1152
1153 zio_t *
1154 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1155     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1156 {
1157         zio_t *zio;
1158
1159         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1160
1161         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1162                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1163
1164         /*
1165          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1166          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1167          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1168          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1169          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1170          * so that the SPA knows they're in use.
1171          *
1172          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1173          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1174          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1175          */
1176         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1177             spa_min_claim_txg(spa));
1178         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1179         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1180
1181         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1182             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1183             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1184         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1185
1186         return (zio);
1187 }
1188
1189 zio_t *
1190 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
1191     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1192 {
1193         zio_t *zio;
1194         int c;
1195
1196         if (vd->vdev_children == 0) {
1197                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1198                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1199                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1200
1201                 zio->io_cmd = cmd;
1202         } else {
1203                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1204
1205                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1206                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1207                             done, private, flags));
1208         }
1209
1210         return (zio);
1211 }
1212
1213 zio_t *
1214 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1215     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1216     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1217 {
1218         zio_t *zio;
1219
1220         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1221         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1222             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1223         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1224
1225         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1226             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1227             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1228
1229         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1230
1231         return (zio);
1232 }
1233
1234 zio_t *
1235 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1236     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1237     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1238 {
1239         zio_t *zio;
1240
1241         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1242         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1243             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1244         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1245
1246         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1247             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1248             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1249
1250         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1251
1252         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1253                 /*
1254                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1255                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1256                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1257                  * being written to multiple places in parallel.
1258                  */
1259                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1260                 abd_copy(wbuf, data, size);
1261
1262                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1263         }
1264
1265         return (zio);
1266 }
1267
1268 /*
1269  * Create a child I/O to do some work for us.
1270  */
1271 zio_t *
1272 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1273     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1274     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1275 {
1276         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1277         zio_t *zio;
1278
1279         /*
1280          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1281          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1282          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1283          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1284          * (OPTIONAL or REPAIR).
1285          */
1286         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1287             done != NULL);
1288
1289         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1290                 /*
1291                  * If we have the bp, then the child should perform the
1292                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1293                  * detection as close to the leaves as possible and
1294                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1295                  */
1296                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1297                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1298         }
1299
1300         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1301                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1302                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1303         }
1304
1305         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1306
1307         /*
1308          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1309          * even if the original read was.
1310          */
1311         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1312                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1313
1314         /*
1315          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1316          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1317          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1318          * have already processed the original allocating I/O.
1319          */
1320         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1321             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1322                 ASSERT(pio->io_metaslab_class != NULL);
1323                 ASSERT(pio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
1324                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1325                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1326                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1327                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1328                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1329
1330                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1331         }
1332
1333
1334         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1335             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1336             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1337         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1338
1339         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1340         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1341                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1342
1343         return (zio);
1344 }
1345
1346 zio_t *
1347 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1348     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1349     zio_done_func_t *done, void *private)
1350 {
1351         zio_t *zio;
1352
1353         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1354
1355         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1356             data, size, size, done, private, type, priority,
1357             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1358             vd, offset, NULL,
1359             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1360
1361         return (zio);
1362 }
1363
1364 void
1365 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1366 {
1367         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
1368             NULL, NULL,
1369             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1370 }
1371
1372 void
1373 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1374 {
1375         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1376         ASSERT3U(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1377         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1378
1379         /*
1380          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1381          * reconstruction when reading back less than the block size.
1382          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1383          */
1384         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1385         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1386                 /* we are not doing a raw write */
1387                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1388                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1389         }
1390 }
1391
1392 /*
1393  * ==========================================================================
1394  * Prepare to read and write logical blocks
1395  * ==========================================================================
1396  */
1397
1398 static zio_t *
1399 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1400 {
1401         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1402         uint64_t psize =
1403             BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1404
1405         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1406
1407         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1408             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1409             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
1410                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1411                     psize, psize, zio_decompress);
1412         }
1413
1414         if (((BP_IS_PROTECTED(bp) && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT)) ||
1415             BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) &&
1416             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1417                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1418                     psize, psize, zio_decrypt);
1419         }
1420
1421         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1422                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1423                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1424
1425                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1426                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1427                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1428         } else {
1429                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1430                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1431         }
1432
1433         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1434                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1435
1436         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1437                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1438
1439         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1440                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1441
1442         return (zio);
1443 }
1444
1445 static zio_t *
1446 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1447 {
1448         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1449                 return (zio);
1450
1451         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1452
1453         if (zio->io_bp_override) {
1454                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1455                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1456
1457                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1458                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1459
1460                 *bp = *zio->io_bp_override;
1461                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1462
1463                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1464                         return (zio);
1465
1466                 /*
1467                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1468                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1469                  * has already occurred.
1470                  */
1471                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1472                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1473                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1474                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1475                         return (zio);
1476                 }
1477
1478                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1479
1480                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1481                         return (zio);
1482
1483                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1484                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1485
1486                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum &&
1487                     !zp->zp_encrypt) {
1488                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1489                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1490                         return (zio);
1491                 }
1492
1493                 /*
1494                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1495                  * it as a regular write I/O.
1496                  */
1497                 zio->io_bp_override = NULL;
1498                 *bp = zio->io_bp_orig;
1499                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1500         }
1501
1502         return (zio);
1503 }
1504
1505 static zio_t *
1506 zio_write_compress(zio_t *zio)
1507 {
1508         spa_t *spa = zio->io_spa;
1509         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1510         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1511         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1512         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1513         uint64_t psize = zio->io_size;
1514         int pass = 1;
1515
1516         /*
1517          * If our children haven't all reached the ready stage,
1518          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1519          */
1520         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1521             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1522                 return (NULL);
1523         }
1524
1525         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1526                 return (zio);
1527
1528         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1529                 /*
1530                  * Now that all our children are ready, run the callback
1531                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1532                  * data to be written.
1533                  */
1534                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1535                 zio->io_children_ready(zio);
1536         }
1537
1538         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1539         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1540
1541         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1542                 /*
1543                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1544                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1545                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1546                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1547                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1548                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1549                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1550                  */
1551                 pass = spa_sync_pass(spa);
1552
1553                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1554                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1555                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1556
1557                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1558                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1559
1560                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1561                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1562                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1563         }
1564
1565         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1566         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1567             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
1568                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1569                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1570                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1571                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1572                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1573                 } else if (!zp->zp_dedup && !zp->zp_encrypt &&
1574                     psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1575                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1576                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1577                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1578                             cbuf, compress, lsize, psize);
1579                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1580                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1581                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1582                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1583                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1584                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1585                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1586                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1587                         return (zio);
1588                 } else {
1589                         /*
1590                          * Round up compressed size up to the ashift
1591                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1592                          * This ensures that the compressed size of the BP
1593                          * (and thus compressratio property) are correct,
1594                          * in that we charge for the padding used to fill out
1595                          * the last sector.
1596                          */
1597                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1598                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1599                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1600                         if (rounded >= lsize) {
1601                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1602                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1603                                 psize = lsize;
1604                         } else {
1605                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1606                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1607                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1608                                 psize = rounded;
1609                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1610                                     psize, lsize, NULL);
1611                         }
1612                 }
1613
1614                 /*
1615                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1616                  * it as a regular write I/O.
1617                  */
1618                 zio->io_bp_override = NULL;
1619                 *bp = zio->io_bp_orig;
1620                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1621
1622         } else if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) != 0 &&
1623             zp->zp_type == DMU_OT_DNODE) {
1624                 /*
1625                  * The DMU actually relies on the zio layer's compression
1626                  * to free metadnode blocks that have had all contained
1627                  * dnodes freed. As a result, even when doing a raw
1628                  * receive, we must check whether the block can be compressed
1629                  * to a hole.
1630                  */
1631                 psize = zio_compress_data(ZIO_COMPRESS_EMPTY,
1632                     zio->io_abd, NULL, lsize);
1633                 if (psize == 0)
1634                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1635         } else {
1636                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1637         }
1638
1639         /*
1640          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1641          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1642          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1643          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1644          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1645          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1646          */
1647         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1648             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1649             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1650                 VERIFY3U(psize, !=, 0);
1651                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1652
1653                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1654                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1655         } else {
1656                 BP_ZERO(bp);
1657                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1658         }
1659
1660         if (psize == 0) {
1661                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1662                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1663                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1664                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1665                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1666                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1667                 }
1668                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1669         } else {
1670                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1671                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1672                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1673                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1674                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1675                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1676                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1677                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1678                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1679                 if (zp->zp_dedup) {
1680                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1681                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1682                         ASSERT(!zp->zp_encrypt ||
1683                             DMU_OT_IS_ENCRYPTED(zp->zp_type));
1684                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1685                 }
1686                 if (zp->zp_nopwrite) {
1687                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1688                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1689                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1690                 }
1691         }
1692         return (zio);
1693 }
1694
1695 static zio_t *
1696 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1697 {
1698         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1699
1700         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1701                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1702                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1703         }
1704
1705         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1706
1707         return (zio);
1708 }
1709
1710 /*
1711  * ==========================================================================
1712  * Execute the I/O pipeline
1713  * ==========================================================================
1714  */
1715
1716 static void
1717 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1718 {
1719         spa_t *spa = zio->io_spa;
1720         zio_type_t t = zio->io_type;
1721         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1722
1723         /*
1724          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1725          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1726          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1727          */
1728         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1729                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1730
1731         /*
1732          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1733          */
1734         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1735                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1736
1737         /*
1738          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1739          * available.
1740          */
1741         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1742             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1743                 q++;
1744
1745         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1746
1747         /*
1748          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1749          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1750          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1751          */
1752         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
1753         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1754             flags, &zio->io_tqent);
1755 }
1756
1757 static boolean_t
1758 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1759 {
1760         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1761         spa_t *spa = zio->io_spa;
1762
1763         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1764                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1765                 uint_t i;
1766                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1767                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1768                                 return (B_TRUE);
1769                 }
1770         }
1771
1772         return (B_FALSE);
1773 }
1774
1775 static zio_t *
1776 zio_issue_async(zio_t *zio)
1777 {
1778         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1779
1780         return (NULL);
1781 }
1782
1783 void
1784 zio_interrupt(zio_t *zio)
1785 {
1786         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1787 }
1788
1789 void
1790 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1791 {
1792         /*
1793          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1794          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1795          * functionality has been disabled for userspace builds.
1796          */
1797
1798 #ifdef _KERNEL
1799         /*
1800          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1801          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1802          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1803          */
1804         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1805                 hrtime_t now = gethrtime();
1806
1807                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1808                         /*
1809                          * This IO has already taken longer than the target
1810                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1811                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1812                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1813                          * the target latency being set to a value less than
1814                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1815                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1816                          * IO request).
1817                          */
1818
1819                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1820                             hrtime_t, now);
1821
1822                         zio_interrupt(zio);
1823                 } else {
1824                         taskqid_t tid;
1825                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1826                         clock_t expire_at_tick = ddi_get_lbolt() +
1827                             NSEC_TO_TICK(diff);
1828
1829                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1830                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1831
1832                         if (NSEC_TO_TICK(diff) == 0) {
1833                                 /* Our delay is less than a jiffy - just spin */
1834                                 zfs_sleep_until(zio->io_target_timestamp);
1835                         } else {
1836                                 /*
1837                                  * Use taskq_dispatch_delay() in the place of
1838                                  * OpenZFS's timeout_generic().
1839                                  */
1840                                 tid = taskq_dispatch_delay(system_taskq,
1841                                     (task_func_t *)zio_interrupt,
1842                                     zio, TQ_NOSLEEP, expire_at_tick);
1843                                 if (tid == TASKQID_INVALID) {
1844                                         /*
1845                                          * Couldn't allocate a task.  Just
1846                                          * finish the zio without a delay.
1847                                          */
1848                                         zio_interrupt(zio);
1849                                 }
1850                         }
1851                 }
1852                 return;
1853         }
1854 #endif
1855         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1856         zio_interrupt(zio);
1857 }
1858
1859 static void
1860 zio_deadman_impl(zio_t *pio)
1861 {
1862         zio_t *cio, *cio_next;
1863         zio_link_t *zl = NULL;
1864         vdev_t *vd = pio->io_vd;
1865
1866         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1867                 vdev_queue_t *vq = &vd->vdev_queue;
1868                 zbookmark_phys_t *zb = &pio->io_bookmark;
1869                 uint64_t delta = gethrtime() - pio->io_timestamp;
1870                 uint64_t failmode = spa_get_deadman_failmode(pio->io_spa);
1871
1872                 zfs_dbgmsg("slow zio: zio=%p timestamp=%llu "
1873                     "delta=%llu queued=%llu io=%llu "
1874                     "path=%s last=%llu "
1875                     "type=%d priority=%d flags=0x%x "
1876                     "stage=0x%x pipeline=0x%x pipeline-trace=0x%x "
1877                     "objset=%llu object=%llu level=%llu blkid=%llu "
1878                     "offset=%llu size=%llu error=%d",
1879                     pio, pio->io_timestamp,
1880                     delta, pio->io_delta, pio->io_delay,
1881                     vd->vdev_path, vq->vq_io_complete_ts,
1882                     pio->io_type, pio->io_priority, pio->io_flags,
1883                     pio->io_state, pio->io_pipeline, pio->io_pipeline_trace,
1884                     zb->zb_objset, zb->zb_object, zb->zb_level, zb->zb_blkid,
1885                     pio->io_offset, pio->io_size, pio->io_error);
1886                 zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DEADMAN,
1887                     pio->io_spa, vd, zb, pio, 0, 0);
1888
1889                 if (failmode == ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE &&
1890                     taskq_empty_ent(&pio->io_tqent)) {
1891                         zio_interrupt(pio);
1892                 }
1893         }
1894
1895         mutex_enter(&pio->io_lock);
1896         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1897                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1898                 zio_deadman_impl(cio);
1899         }
1900         mutex_exit(&pio->io_lock);
1901 }
1902
1903 /*
1904  * Log the critical information describing this zio and all of its children
1905  * using the zfs_dbgmsg() interface then post deadman event for the ZED.
1906  */
1907 void
1908 zio_deadman(zio_t *pio, char *tag)
1909 {
1910         spa_t *spa = pio->io_spa;
1911         char *name = spa_name(spa);
1912
1913         if (!zfs_deadman_enabled || spa_suspended(spa))
1914                 return;
1915
1916         zio_deadman_impl(pio);
1917
1918         switch (spa_get_deadman_failmode(spa)) {
1919         case ZIO_FAILURE_MODE_WAIT:
1920                 zfs_dbgmsg("%s waiting for hung I/O to pool '%s'", tag, name);
1921                 break;
1922
1923         case ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE:
1924                 zfs_dbgmsg("%s restarting hung I/O for pool '%s'", tag, name);
1925                 break;
1926
1927         case ZIO_FAILURE_MODE_PANIC:
1928                 fm_panic("%s determined I/O to pool '%s' is hung.", tag, name);
1929                 break;
1930         }
1931 }
1932
1933 /*
1934  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1935  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
1936  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
1937  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
1938  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
1939  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
1940  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
1941  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait_io().
1942  *
1943  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1944  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1945  */
1946 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1947
1948 /*
1949  * zio_execute() is a wrapper around the static function
1950  * __zio_execute() so that we can force  __zio_execute() to be
1951  * inlined.  This reduces stack overhead which is important
1952  * because __zio_execute() is called recursively in several zio
1953  * code paths.  zio_execute() itself cannot be inlined because
1954  * it is externally visible.
1955  */
1956 void
1957 zio_execute(zio_t *zio)
1958 {
1959         fstrans_cookie_t cookie;
1960
1961         cookie = spl_fstrans_mark();
1962         __zio_execute(zio);
1963         spl_fstrans_unmark(cookie);
1964 }
1965
1966 /*
1967  * Used to determine if in the current context the stack is sized large
1968  * enough to allow zio_execute() to be called recursively.  A minimum
1969  * stack size of 16K is required to avoid needing to re-dispatch the zio.
1970  */
1971 boolean_t
1972 zio_execute_stack_check(zio_t *zio)
1973 {
1974 #if !defined(HAVE_LARGE_STACKS)
1975         dsl_pool_t *dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
1976
1977         /* Executing in txg_sync_thread() context. */
1978         if (dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread)
1979                 return (B_TRUE);
1980
1981         /* Pool initialization outside of zio_taskq context. */
1982         if (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
1983             !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE) &&
1984             !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE_HIGH))
1985                 return (B_TRUE);
1986 #endif /* HAVE_LARGE_STACKS */
1987
1988         return (B_FALSE);
1989 }
1990
1991 __attribute__((always_inline))
1992 static inline void
1993 __zio_execute(zio_t *zio)
1994 {
1995         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1996
1997         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1998                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1999                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
2000
2001                 zio->io_executor = curthread;
2002
2003                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
2004                 ASSERT(ISP2(stage));
2005                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
2006
2007                 do {
2008                         stage <<= 1;
2009                 } while ((stage & pipeline) == 0);
2010
2011                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
2012
2013                 /*
2014                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
2015                  * will grab a config lock that is held across I/O,
2016                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
2017                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
2018                  *
2019                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
2020                  * be sent to disk promptly.
2021                  */
2022                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
2023                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
2024                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
2025                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
2026                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
2027                         return;
2028                 }
2029
2030                 /*
2031                  * If the current context doesn't have large enough stacks
2032                  * the zio must be issued asynchronously to prevent overflow.
2033                  */
2034                 if (zio_execute_stack_check(zio)) {
2035                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
2036                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
2037                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
2038                         return;
2039                 }
2040
2041                 zio->io_stage = stage;
2042                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
2043
2044                 /*
2045                  * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
2046                  * (typically the same as this one), or NULL if we should
2047                  * stop.
2048                  */
2049                 zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
2050
2051                 if (zio == NULL)
2052                         return;
2053         }
2054 }
2055
2056
2057 /*
2058  * ==========================================================================
2059  * Initiate I/O, either sync or async
2060  * ==========================================================================
2061  */
2062 int
2063 zio_wait(zio_t *zio)
2064 {
2065         long timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_ziotime_ms);
2066         int error;
2067
2068         ASSERT3S(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
2069         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
2070
2071         zio->io_waiter = curthread;
2072         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
2073         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2074
2075         __zio_execute(zio);
2076
2077         mutex_enter(&zio->io_lock);
2078         while (zio->io_executor != NULL) {
2079                 error = cv_timedwait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock,
2080                     ddi_get_lbolt() + timeout);
2081
2082                 if (zfs_deadman_enabled && error == -1 &&
2083                     gethrtime() - zio->io_queued_timestamp >
2084                     spa_deadman_ziotime(zio->io_spa)) {
2085                         mutex_exit(&zio->io_lock);
2086                         timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_checktime_ms);
2087                         zio_deadman(zio, FTAG);
2088                         mutex_enter(&zio->io_lock);
2089                 }
2090         }
2091         mutex_exit(&zio->io_lock);
2092
2093         error = zio->io_error;
2094         zio_destroy(zio);
2095
2096         return (error);
2097 }
2098
2099 void
2100 zio_nowait(zio_t *zio)
2101 {
2102         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
2103
2104         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
2105             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
2106                 zio_t *pio;
2107
2108                 /*
2109                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
2110                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
2111                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
2112                  */
2113                 spa_t *spa = zio->io_spa;
2114                 kpreempt_disable();
2115                 pio = spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID];
2116                 kpreempt_enable();
2117
2118                 zio_add_child(pio, zio);
2119         }
2120
2121         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
2122         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2123         __zio_execute(zio);
2124 }
2125
2126 /*
2127  * ==========================================================================
2128  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
2129  * ==========================================================================
2130  */
2131
2132 static void
2133 zio_reexecute(zio_t *pio)
2134 {
2135         zio_t *cio, *cio_next;
2136
2137         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2138         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
2139         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
2140         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
2141
2142         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
2143         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
2144         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
2145         pio->io_reexecute = 0;
2146         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
2147         pio->io_pipeline_trace = 0;
2148         pio->io_error = 0;
2149         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2150                 pio->io_state[w] = 0;
2151         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2152                 pio->io_child_error[c] = 0;
2153
2154         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
2155                 BP_ZERO(pio->io_bp);
2156
2157         /*
2158          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
2159          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
2160          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
2161          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
2162          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
2163          */
2164         zio_link_t *zl = NULL;
2165         mutex_enter(&pio->io_lock);
2166         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
2167                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
2168                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2169                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
2170                 mutex_exit(&pio->io_lock);
2171                 zio_reexecute(cio);
2172                 mutex_enter(&pio->io_lock);
2173         }
2174         mutex_exit(&pio->io_lock);
2175
2176         /*
2177          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
2178          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
2179          * responsibility of the caller to wait on it.
2180          */
2181         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
2182                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2183                 __zio_execute(pio);
2184         }
2185 }
2186
2187 void
2188 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio, zio_suspend_reason_t reason)
2189 {
2190         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
2191                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
2192                     "failure and the failure mode property for this pool "
2193                     "is set to panic.", spa_name(spa));
2194
2195         cmn_err(CE_WARN, "Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
2196             "failure and has been suspended.\n", spa_name(spa));
2197
2198         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL,
2199             NULL, NULL, 0, 0);
2200
2201         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2202
2203         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
2204                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
2205                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
2206                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
2207
2208         spa->spa_suspended = reason;
2209
2210         if (zio != NULL) {
2211                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
2212                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
2213                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2214                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
2215                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
2216                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
2217         }
2218
2219         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2220 }
2221
2222 int
2223 zio_resume(spa_t *spa)
2224 {
2225         zio_t *pio;
2226
2227         /*
2228          * Reexecute all previously suspended i/o.
2229          */
2230         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2231         spa->spa_suspended = ZIO_SUSPEND_NONE;
2232         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
2233         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
2234         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
2235         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2236
2237         if (pio == NULL)
2238                 return (0);
2239
2240         zio_reexecute(pio);
2241         return (zio_wait(pio));
2242 }
2243
2244 void
2245 zio_resume_wait(spa_t *spa)
2246 {
2247         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2248         while (spa_suspended(spa))
2249                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
2250         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2251 }
2252
2253 /*
2254  * ==========================================================================
2255  * Gang blocks.
2256  *
2257  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
2258  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
2259  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
2260  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
2261  * block from smaller fragments.
2262  *
2263  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
2264  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
2265  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
2266  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
2267  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
2268  *
2269  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
2270  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
2271  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
2272  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
2273  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
2274  *
2275  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
2276  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
2277  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
2278  * The root of the gang tree is called the gang leader.
2279  *
2280  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
2281  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
2282  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
2283  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
2284  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
2285  * bps for every constituent of the gang block.
2286  *
2287  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2288  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2289  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2290  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2291  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2292  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2293  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2294  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2295  * gang header's blk_cksum as described above.
2296  *
2297  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2298  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2299  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2300  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2301  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2302  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2303  *
2304  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2305  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2306  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2307  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2308  *
2309  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2310  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2311  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2312  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2313  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2314  *
2315  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2316  * ==========================================================================
2317  */
2318
2319 static void
2320 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2321 {
2322         abd_put(zio->io_abd);
2323 }
2324
2325 static zio_t *
2326 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2327     uint64_t offset)
2328 {
2329         if (gn != NULL)
2330                 return (pio);
2331
2332         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2333             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2334             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2335             &pio->io_bookmark));
2336 }
2337
2338 static zio_t *
2339 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2340     uint64_t offset)
2341 {
2342         zio_t *zio;
2343
2344         if (gn != NULL) {
2345                 abd_t *gbh_abd =
2346                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2347                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2348                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2349                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2350                     &pio->io_bookmark);
2351                 /*
2352                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2353                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2354                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2355                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2356                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2357                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2358                  * this is just good hygiene.)
2359                  */
2360                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2361                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2362
2363                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2364                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2365
2366                         abd_put(buf);
2367                 }
2368                 /*
2369                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2370                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2371                  */
2372                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2373                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2374         } else {
2375                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2376                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2377                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2378                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2379         }
2380
2381         return (zio);
2382 }
2383
2384 /* ARGSUSED */
2385 static zio_t *
2386 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2387     uint64_t offset)
2388 {
2389         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2390             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2391 }
2392
2393 /* ARGSUSED */
2394 static zio_t *
2395 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2396     uint64_t offset)
2397 {
2398         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2399             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2400 }
2401
2402 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2403         NULL,
2404         zio_read_gang,
2405         zio_rewrite_gang,
2406         zio_free_gang,
2407         zio_claim_gang,
2408         NULL
2409 };
2410
2411 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2412
2413 static zio_gang_node_t *
2414 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2415 {
2416         zio_gang_node_t *gn;
2417
2418         ASSERT(*gnpp == NULL);
2419
2420         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2421         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2422         *gnpp = gn;
2423
2424         return (gn);
2425 }
2426
2427 static void
2428 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2429 {
2430         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2431
2432         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2433                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2434
2435         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2436         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2437         *gnpp = NULL;
2438 }
2439
2440 static void
2441 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2442 {
2443         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2444
2445         if (gn == NULL)
2446                 return;
2447
2448         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2449                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2450
2451         zio_gang_node_free(gnpp);
2452 }
2453
2454 static void
2455 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2456 {
2457         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2458         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2459
2460         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2461         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2462
2463         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2464             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2465             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2466 }
2467
2468 static void
2469 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2470 {
2471         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2472         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2473         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2474
2475         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2476         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2477
2478         if (zio->io_error)
2479                 return;
2480
2481         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2482         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2483                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2484
2485         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2486         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2487         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2488
2489         abd_put(zio->io_abd);
2490
2491         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2492                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2493                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2494                         continue;
2495                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2496         }
2497 }
2498
2499 static void
2500 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2501     uint64_t offset)
2502 {
2503         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2504         zio_t *zio;
2505
2506         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2507         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2508         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2509
2510         /*
2511          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2512          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2513          */
2514         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2515
2516         if (gn != NULL) {
2517                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2518
2519                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2520                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2521                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2522                                 continue;
2523                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2524                             offset);
2525                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2526                 }
2527         }
2528
2529         if (gn == gio->io_gang_tree)
2530                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2531
2532         if (zio != pio)
2533                 zio_nowait(zio);
2534 }
2535
2536 static zio_t *
2537 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2538 {
2539         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2540
2541         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2542         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2543
2544         zio->io_gang_leader = zio;
2545
2546         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2547
2548         return (zio);
2549 }
2550
2551 static zio_t *
2552 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2553 {
2554         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2555
2556         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2557                 return (NULL);
2558         }
2559
2560         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2561         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2562
2563         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2564                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2565                     0);
2566         else
2567                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2568
2569         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2570
2571         return (zio);
2572 }
2573
2574 static void
2575 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2576 {
2577         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2578         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2579         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2580         uint64_t asize;
2581         ASSERTV(zio_t *gio = zio->io_gang_leader);
2582
2583         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2584                 return;
2585
2586         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2587
2588         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2589         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2590         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2591         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2592         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2593
2594         mutex_enter(&pio->io_lock);
2595         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2596                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2597                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2598                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2599                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2600         }
2601         mutex_exit(&pio->io_lock);
2602 }
2603
2604 static void
2605 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2606 {
2607         /*
2608          * The io_abd field will be NULL for a zio with no data.  The io_flags
2609          * will initially have the ZIO_FLAG_NODATA bit flag set, but we can't
2610          * check for it here as it is cleared in zio_ready.
2611          */
2612         if (zio->io_abd != NULL)
2613                 abd_put(zio->io_abd);
2614 }
2615
2616 static zio_t *
2617 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2618 {
2619         spa_t *spa = pio->io_spa;
2620         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2621         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2622         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2623         zio_t *zio;
2624         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2625         zio_gbh_phys_t *gbh;
2626         abd_t *gbh_abd;
2627         uint64_t txg = pio->io_txg;
2628         uint64_t resid = pio->io_size;
2629         uint64_t lsize;
2630         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2631         int gbh_copies;
2632         zio_prop_t zp;
2633         int error;
2634         boolean_t has_data = !(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA);
2635
2636         /*
2637          * encrypted blocks need DVA[2] free so encrypted gang headers can't
2638          * have a third copy.
2639          */
2640         gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2641         if (gio->io_prop.zp_encrypt && gbh_copies >= SPA_DVAS_PER_BP)
2642                 gbh_copies = SPA_DVAS_PER_BP - 1;
2643
2644         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2645         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2646                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2647                 ASSERT(has_data);
2648
2649                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2650                 VERIFY(zfs_refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
2651                     pio));
2652
2653                 /*
2654                  * The logical zio has already placed a reservation for
2655                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2656                  * additional copies. These additional copies
2657                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2658                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2659                  * additional reservations for gang blocks.
2660                  */
2661                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2662                     pio->io_allocator, pio, flags));
2663         }
2664
2665         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2666             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2667             &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
2668         if (error) {
2669                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2670                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2671                         ASSERT(has_data);
2672
2673                         /*
2674                          * If we failed to allocate the gang block header then
2675                          * we remove any additional allocation reservations that
2676                          * we placed here. The original reservation will
2677                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2678                          * stage.
2679                          */
2680                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2681                             gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
2682                 }
2683
2684                 pio->io_error = error;
2685                 return (pio);
2686         }
2687
2688         if (pio == gio) {
2689                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2690         } else {
2691                 gnpp = pio->io_private;
2692                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2693         }
2694
2695         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2696         gbh = gn->gn_gbh;
2697         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2698         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2699
2700         /*
2701          * Create the gang header.
2702          */
2703         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2704             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2705             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2706
2707         /*
2708          * Create and nowait the gang children.
2709          */
2710         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2711                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2712                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2713                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2714
2715                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2716                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2717                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2718                 zp.zp_level = 0;
2719                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2720                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2721                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2722                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2723                 zp.zp_encrypt = gio->io_prop.zp_encrypt;
2724                 zp.zp_byteorder = gio->io_prop.zp_byteorder;
2725                 bzero(zp.zp_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
2726                 bzero(zp.zp_iv, ZIO_DATA_IV_LEN);
2727                 bzero(zp.zp_mac, ZIO_DATA_MAC_LEN);
2728
2729                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2730                     has_data ? abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size -
2731                     resid) : NULL, lsize, lsize, &zp,
2732                     zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2733                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2734                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2735
2736                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2737                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2738                         ASSERT(has_data);
2739
2740                         /*
2741                          * Gang children won't throttle but we should
2742                          * account for their work, so reserve an allocation
2743                          * slot for them here.
2744                          */
2745                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2746                             zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
2747                 }
2748                 zio_nowait(cio);
2749         }
2750
2751         /*
2752          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2753          */
2754         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2755
2756         /*
2757          * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
2758          */
2759         pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
2760
2761         zio_nowait(zio);
2762
2763         return (pio);
2764 }
2765
2766 /*
2767  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2768  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2769  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2770  * mutually exclusive with dedup.
2771  *
2772  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2773  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2774  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2775  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2776  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2777  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2778  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2779  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2780  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2781  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2782  * themselves remain secret.
2783  */
2784 static zio_t *
2785 zio_nop_write(zio_t *zio)
2786 {
2787         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2788         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2789         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2790
2791         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2792         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2793         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2794         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2795         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2796         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2797
2798         /*
2799          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2800          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2801          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2802          * allocate a new bp.
2803          */
2804         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2805             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2806             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2807             BP_IS_ENCRYPTED(bp) || BP_IS_ENCRYPTED(bp_orig) ||
2808             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2809             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2810             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2811             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2812                 return (zio);
2813
2814         /*
2815          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2816          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2817          */
2818         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2819                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2820                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2821                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2822                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2823                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2824                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2825                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2826
2827                 *bp = *bp_orig;
2828                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2829                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2830         }
2831
2832         return (zio);
2833 }
2834
2835 /*
2836  * ==========================================================================
2837  * Dedup
2838  * ==========================================================================
2839  */
2840 static void
2841 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2842 {
2843         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2844         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2845         ddt_phys_t *ddp;
2846         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2847
2848         mutex_enter(&pio->io_lock);
2849         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2850         if (zio->io_error == 0)
2851                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2852
2853         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2854                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2855         else
2856                 abd_free(zio->io_abd);
2857         mutex_exit(&pio->io_lock);
2858 }
2859
2860 static zio_t *
2861 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2862 {
2863         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2864
2865         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2866         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2867         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2868
2869         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2870                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2871                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2872                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2873                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2874                 blkptr_t blk;
2875
2876                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2877                 zio->io_vsd = dde;
2878
2879                 if (ddp_self == NULL)
2880                         return (zio);
2881
2882                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2883                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2884                                 continue;
2885                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2886                             &blk);
2887                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2888                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2889                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2890                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2891                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2892                 }
2893                 return (zio);
2894         }
2895
2896         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2897             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2898             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2899
2900         return (zio);
2901 }
2902
2903 static zio_t *
2904 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2905 {
2906         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2907
2908         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2909                 return (NULL);
2910         }
2911
2912         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2913         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2914         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2915
2916         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2917                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2918                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2919                 if (ddt == NULL) {
2920                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2921                         return (zio);
2922                 }
2923                 if (dde == NULL) {
2924                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2925                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2926                         return (NULL);
2927                 }
2928                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2929                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2930                             zio->io_size);
2931                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2932                 }
2933                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2934                 zio->io_vsd = NULL;
2935         }
2936
2937         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2938
2939         return (zio);
2940 }
2941
2942 static boolean_t
2943 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2944 {
2945         spa_t *spa = zio->io_spa;
2946         boolean_t do_raw = !!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2947
2948         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2949
2950         /*
2951          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2952          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2953          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2954          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2955          * However, we should never get a raw, override zio so in these
2956          * cases we can compare the io_abd directly. This is useful because
2957          * it allows us to do dedup verification even if we don't have access
2958          * to the original data (for instance, if the encryption keys aren't
2959          * loaded).
2960          */
2961
2962         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2963                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2964
2965                 if (lio != NULL && do_raw) {
2966                         return (lio->io_size != zio->io_size ||
2967                             abd_cmp(zio->io_abd, lio->io_abd) != 0);
2968                 } else if (lio != NULL) {
2969                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2970                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd) != 0);
2971                 }
2972         }
2973
2974         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2975                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2976
2977                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0 && do_raw) {
2978                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2979                         uint64_t psize;
2980                         abd_t *tmpabd;
2981                         int error;
2982
2983                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2984                         psize = BP_GET_PSIZE(&blk);
2985
2986                         if (psize != zio->io_size)
2987                                 return (B_TRUE);
2988
2989                         ddt_exit(ddt);
2990
2991                         tmpabd = abd_alloc_for_io(psize, B_TRUE);
2992
2993                         error = zio_wait(zio_read(NULL, spa, &blk, tmpabd,
2994                             psize, NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2995                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
2996                             ZIO_FLAG_RAW, &zio->io_bookmark));
2997
2998                         if (error == 0) {
2999                                 if (abd_cmp(tmpabd, zio->io_abd) != 0)
3000                                         error = SET_ERROR(ENOENT);
3001                         }
3002
3003                         abd_free(tmpabd);
3004                         ddt_enter(ddt);
3005                         return (error != 0);
3006                 } else if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
3007                         arc_buf_t *abuf = NULL;
3008                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
3009                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
3010                         int error;
3011
3012                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
3013
3014                         if (BP_GET_LSIZE(&blk) != zio->io_orig_size)
3015                                 return (B_TRUE);
3016
3017                         ddt_exit(ddt);
3018
3019                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
3020                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
3021                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
3022                             &aflags, &zio->io_bookmark);
3023
3024                         if (error == 0) {
3025                                 if (abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
3026                                     zio->io_orig_size) != 0)
3027                                         error = SET_ERROR(ENOENT);
3028                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
3029                         }
3030
3031                         ddt_enter(ddt);
3032                         return (error != 0);
3033                 }
3034         }
3035
3036         return (B_FALSE);
3037 }
3038
3039 static void
3040 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
3041 {
3042         int p = zio->io_prop.zp_copies;
3043         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
3044         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3045         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3046         zio_t *pio;
3047
3048         if (zio->io_error)
3049                 return;
3050
3051         ddt_enter(ddt);
3052
3053         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3054
3055         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
3056
3057         zio_link_t *zl = NULL;
3058         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
3059                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
3060
3061         ddt_exit(ddt);
3062 }
3063
3064 static void
3065 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
3066 {
3067         int p = zio->io_prop.zp_copies;
3068         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
3069         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3070         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3071
3072         ddt_enter(ddt);
3073
3074         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
3075         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3076         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
3077
3078         if (zio->io_error == 0) {
3079                 zio_link_t *zl = NULL;
3080                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
3081                         ddt_phys_addref(ddp);
3082         } else {
3083                 ddt_phys_clear(ddp);
3084         }
3085
3086         ddt_exit(ddt);
3087 }
3088
3089 static void
3090 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
3091 {
3092         int p = DDT_PHYS_DITTO;
3093         ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
3094         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3095         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
3096         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3097         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3098         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
3099
3100         ddt_enter(ddt);
3101
3102         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
3103         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3104         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
3105
3106         if (zio->io_error == 0) {
3107                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
3108                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
3109                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
3110                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
3111                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
3112                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
3113         }
3114
3115         ddt_exit(ddt);
3116 }
3117
3118 static zio_t *
3119 zio_ddt_write(zio_t *zio)
3120 {
3121         spa_t *spa = zio->io_spa;
3122         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3123         uint64_t txg = zio->io_txg;
3124         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
3125         int p = zp->zp_copies;
3126         int ditto_copies;
3127         zio_t *cio = NULL;
3128         zio_t *dio = NULL;
3129         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
3130         ddt_entry_t *dde;
3131         ddt_phys_t *ddp;
3132
3133         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3134         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
3135         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
3136         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
3137
3138         ddt_enter(ddt);
3139         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
3140         ddp = &dde->dde_phys[p];
3141
3142         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
3143                 /*
3144                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
3145                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
3146                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
3147                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
3148                  */
3149                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
3150                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
3151                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
3152                         zio_pop_transforms(zio);
3153                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
3154                         BP_ZERO(bp);
3155                 } else {
3156                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
3157                 }
3158                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
3159                 ddt_exit(ddt);
3160                 return (zio);
3161         }
3162
3163         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
3164         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
3165
3166         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
3167             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
3168                 zio_prop_t czp = *zp;
3169
3170                 czp.zp_copies = ditto_copies;
3171
3172                 /*
3173                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
3174                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
3175                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
3176                  * This is safe, because using the override bp is just an
3177                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
3178                  */
3179                 if (zio->io_bp_override) {
3180                         zio_pop_transforms(zio);
3181                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
3182                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
3183                         zio->io_bp_override = NULL;
3184                         BP_ZERO(bp);
3185                         ddt_exit(ddt);
3186                         return (zio);
3187                 }
3188
3189                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
3190                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
3191                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
3192                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
3193
3194                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
3195                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
3196         }
3197
3198         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
3199                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
3200                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
3201                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
3202                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
3203                 else
3204                         ddt_phys_addref(ddp);
3205         } else if (zio->io_bp_override) {
3206                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
3207                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
3208                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
3209                 ddt_phys_addref(ddp);
3210         } else {
3211                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
3212                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
3213                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
3214                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
3215                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
3216
3217                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
3218                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
3219         }
3220
3221         ddt_exit(ddt);
3222
3223         if (cio)
3224                 zio_nowait(cio);
3225         if (dio)
3226                 zio_nowait(dio);
3227
3228         return (zio);
3229 }
3230
3231 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
3232
3233 static zio_t *
3234 zio_ddt_free(zio_t *zio)
3235 {
3236         spa_t *spa = zio->io_spa;
3237         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3238         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
3239         ddt_entry_t *dde;
3240         ddt_phys_t *ddp;
3241
3242         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3243         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3244
3245         ddt_enter(ddt);
3246         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
3247         if (dde) {
3248                 ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
3249                 if (ddp)
3250                         ddt_phys_decref(ddp);
3251         }
3252         ddt_exit(ddt);
3253
3254         return (zio);
3255 }
3256
3257 /*
3258  * ==========================================================================
3259  * Allocate and free blocks
3260  * ==========================================================================
3261  */
3262
3263 static zio_t *
3264 zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
3265 {
3266         zio_t *zio;
3267
3268         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
3269
3270         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
3271         if (zio == NULL)
3272                 return (NULL);
3273
3274         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3275
3276         /*
3277          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
3278          * reserve then we throttle.
3279          */
3280         ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
3281         if (!metaslab_class_throttle_reserve(zio->io_metaslab_class,
3282             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
3283                 return (NULL);
3284         }
3285
3286         avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
3287         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
3288
3289         return (zio);
3290 }
3291
3292 static zio_t *
3293 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
3294 {
3295         spa_t *spa = zio->io_spa;
3296         zio_t *nio;
3297         metaslab_class_t *mc;
3298
3299         /* locate an appropriate allocation class */
3300         mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size, zio->io_prop.zp_type,
3301             zio->io_prop.zp_level, zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
3302
3303         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
3304             !mc->mc_alloc_throttle_enabled ||
3305             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
3306             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3307                 return (zio);
3308         }
3309
3310         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3311
3312         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
3313         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3314
3315         zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
3316         /*
3317          * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
3318          * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
3319          * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
3320          * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
3321          * level, and region to accomplish both of these goals.
3322          */
3323         zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
3324             bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
3325         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3326         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3327         zio->io_metaslab_class = mc;
3328         avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
3329         nio = zio_io_to_allocate(spa, zio->io_allocator);
3330         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
3331         return (nio);
3332 }
3333
3334 static void
3335 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
3336 {
3337         zio_t *zio;
3338
3339         mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3340         zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
3341         mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
3342         if (zio == NULL)
3343                 return;
3344
3345         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3346         ASSERT0(zio->io_error);
3347         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3348 }
3349
3350 static zio_t *
3351 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3352 {
3353         spa_t *spa = zio->io_spa;
3354         metaslab_class_t *mc;
3355         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3356         int error;
3357         int flags = 0;
3358
3359         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3360                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3361                 zio->io_gang_leader = zio;
3362         }
3363
3364         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3365         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3366         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3367         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3368         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3369
3370         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
3371         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA)
3372                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3373         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
3374                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3375         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE)
3376                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3377
3378         /*
3379          * if not already chosen, locate an appropriate allocation class
3380          */
3381         mc = zio->io_metaslab_class;
3382         if (mc == NULL) {
3383                 mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size,
3384                     zio->io_prop.zp_type, zio->io_prop.zp_level,
3385                     zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
3386                 zio->io_metaslab_class = mc;
3387         }
3388
3389         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3390             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3391             &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3392
3393         /*
3394          * Fallback to normal class when an alloc class is full
3395          */
3396         if (error == ENOSPC && mc != spa_normal_class(spa)) {
3397                 /*
3398                  * If throttling, transfer reservation over to normal class.
3399                  * The io_allocator slot can remain the same even though we
3400                  * are switching classes.
3401                  */
3402                 if (mc->mc_alloc_throttle_enabled &&
3403                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING)) {
3404                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
3405                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
3406                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
3407
3408                         mc = spa_normal_class(spa);
3409                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
3410                             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio,
3411                             flags | METASLAB_MUST_RESERVE));
3412                 } else {
3413                         mc = spa_normal_class(spa);
3414                 }
3415                 zio->io_metaslab_class = mc;
3416
3417                 error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3418                     zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3419                     &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
3420         }
3421
3422         if (error != 0) {
3423                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3424                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3425                     error);
3426                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3427                         return (zio_write_gang_block(zio));
3428                 zio->io_error = error;
3429         }
3430
3431         return (zio);
3432 }
3433
3434 static zio_t *
3435 zio_dva_free(zio_t *zio)
3436 {
3437         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3438
3439         return (zio);
3440 }
3441
3442 static zio_t *
3443 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3444 {
3445         int error;
3446
3447         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3448         if (error)
3449                 zio->io_error = error;
3450
3451         return (zio);
3452 }
3453
3454 /*
3455  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3456  * and we want to give back the block we just allocated.
3457  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3458  */
3459 static void
3460 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3461 {
3462         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3463         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3464
3465         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3466                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3467
3468         if (gn != NULL) {
3469                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3470                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3471                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3472                 }
3473         }
3474 }
3475
3476 /*
3477  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3478  */
3479 int
3480 zio_alloc_zil(spa_t *spa, objset_t *os, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3481     uint64_t size, boolean_t *slog)
3482 {
3483         int error = 1;
3484         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3485
3486         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3487
3488         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3489
3490         /*
3491          * Block pointer fields are useful to metaslabs for stats and debugging.
3492          * Fill in the obvious ones before calling into metaslab_alloc().
3493          */
3494         BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3495         BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3496         BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3497
3498         /*
3499          * When allocating a zil block, we don't have information about
3500          * the final destination of the block except the objset it's part
3501          * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
3502          * some parallelism.
3503          */
3504         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3505             txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE, &io_alloc_list, NULL,
3506             cityhash4(0, 0, 0, os->os_dsl_dataset->ds_object) %
3507             spa->spa_alloc_count);
3508         if (error == 0) {
3509                 *slog = TRUE;
3510         } else {
3511                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3512                     new_bp, 1, txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE,
3513                     &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0,
3514                     os->os_dsl_dataset->ds_object) % spa->spa_alloc_count);
3515                 if (error == 0)
3516                         *slog = FALSE;
3517         }
3518         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3519
3520         if (error == 0) {
3521                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3522                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3523                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3524                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3525                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3526                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3527                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3528                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3529                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3530                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3531
3532                 /*
3533                  * encrypted blocks will require an IV and salt. We generate
3534                  * these now since we will not be rewriting the bp at
3535                  * rewrite time.
3536                  */
3537                 if (os->os_encrypted) {
3538                         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
3539                         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
3540
3541                         BP_SET_CRYPT(new_bp, B_TRUE);
3542                         VERIFY0(spa_crypt_get_salt(spa,
3543                             dmu_objset_id(os), salt));
3544                         VERIFY0(zio_crypt_generate_iv(iv));
3545
3546                         zio_crypt_encode_params_bp(new_bp, salt, iv);
3547                 }
3548         } else {
3549                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3550                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3551         }
3552
3553         return (error);
3554 }
3555
3556 /*
3557  * ==========================================================================
3558  * Read and write to physical devices
3559  * ==========================================================================
3560  */
3561
3562
3563 /*
3564  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3565  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3566  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3567  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3568  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3569  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3570  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3571  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3572  */
3573 static zio_t *
3574 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3575 {
3576         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3577         uint64_t align;
3578         spa_t *spa = zio->io_spa;
3579
3580         zio->io_delay = 0;
3581
3582         ASSERT(zio->io_error == 0);
3583         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3584
3585         if (vd == NULL) {
3586                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3587                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3588
3589                 /*
3590                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3591                  */
3592                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3593                 return (NULL);
3594         }
3595
3596         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3597         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3598                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3599
3600                 /*
3601                  * Note: the code can handle other kinds of writes,
3602                  * but we don't expect them.
3603                  */
3604                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3605                         ASSERT(zio->io_flags &
3606                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3607                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3608                 }
3609         }
3610
3611         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3612
3613         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3614             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3615                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3616                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3617                 abd_t *abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3618                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3619                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3620                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3621                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3622                 }
3623                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
3624         }
3625
3626         /*
3627          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3628          * before proceeding.
3629          */
3630         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3631                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3632                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3633         } else {
3634                 /*
3635                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
3636                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
3637                  */
3638                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
3639                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
3640         }
3641
3642         VERIFY(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || spa_writeable(spa));
3643
3644         /*
3645          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3646          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3647          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3648          * This prevents spurious resilvering.
3649          *
3650          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3651          * resilver i/os:
3652          *
3653          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3654          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3655          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3656          * DTLs.
3657          *
3658          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3659          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3660          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3661          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3662          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3663          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3664          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3665          * as we work our way down the vdev tree.
3666          *
3667          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3668          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3669          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3670          *
3671          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3672          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3673          * will be properly bypassed instead.
3674          */
3675         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3676             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3677             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3678             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3679             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3680                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3681                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3682                 return (zio);
3683         }
3684
3685         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3686             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
3687
3688                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
3689                         return (zio);
3690
3691                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3692                         return (NULL);
3693
3694                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3695                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3696                         zio_interrupt(zio);
3697                         return (NULL);
3698                 }
3699                 zio->io_delay = gethrtime();
3700         }
3701
3702         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3703         return (NULL);
3704 }
3705
3706 static zio_t *
3707 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3708 {
3709         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3710         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3711         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3712
3713         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3714                 return (NULL);
3715         }
3716
3717         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3718
3719         if (zio->io_delay)
3720                 zio->io_delay = gethrtime() - zio->io_delay;
3721
3722         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3723
3724                 vdev_queue_io_done(zio);
3725
3726                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3727                         vdev_cache_write(zio);
3728
3729                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3730                         zio->io_error = zio_handle_device_injections(vd, zio,
3731                             EIO, EILSEQ);
3732
3733                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3734                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3735
3736                 if (zio->io_error) {
3737                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3738                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3739                         } else {
3740                                 unexpected_error = B_TRUE;
3741                         }
3742                 }
3743         }
3744
3745         ops->vdev_op_io_done(zio);
3746
3747         if (unexpected_error)
3748                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3749
3750         return (zio);
3751 }
3752
3753 /*
3754  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3755  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3756  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3757  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3758  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3759  */
3760 void
3761 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3762 {
3763         zio_t *cio, *cio_next;
3764         zio_link_t *zl = NULL;
3765
3766         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3767
3768         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3769                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3770         } else {
3771                 pio->io_priority = priority;
3772         }
3773
3774         mutex_enter(&pio->io_lock);
3775         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3776                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3777                 zio_change_priority(cio, priority);
3778         }
3779         mutex_exit(&pio->io_lock);
3780 }
3781
3782 /*
3783  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3784  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3785  */
3786 static void
3787 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3788     const abd_t *good_buf)
3789 {
3790         /* no processing needed */
3791         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3792 }
3793
3794 /*ARGSUSED*/
3795 void
3796 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3797 {
3798         void *abd = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, zio->io_size);
3799
3800         abd_copy(abd, zio->io_abd, zio->io_size);
3801
3802         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3803         zcr->zcr_cbdata = abd;
3804         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3805         zcr->zcr_free = zio_abd_free;
3806 }
3807
3808 static zio_t *
3809 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3810 {
3811         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3812
3813         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3814                 return (NULL);
3815         }
3816
3817         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3818                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3819
3820         if (zio->io_vsd != NULL) {
3821                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3822                 zio->io_vsd = NULL;
3823         }
3824
3825         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3826                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3827
3828         /*
3829          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3830          *
3831          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3832          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3833          */
3834         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3835             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3836                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3837                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3838                 zio->io_error = 0;
3839                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3840                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3841                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3842                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3843                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3844                 return (NULL);
3845         }
3846
3847         /*
3848          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3849          * if the device is not accessible at all.
3850          */
3851         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3852             !vdev_accessible(vd, zio))
3853                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3854
3855         /*
3856          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3857          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3858          */
3859         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3860             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3861                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3862         }
3863
3864         /*
3865          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3866          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3867          * that we don't bother with it in the future.
3868          */
3869         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3870             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3871             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3872                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3873
3874         if (zio->io_error)
3875                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3876
3877         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3878             zio->io_physdone != NULL) {
3879                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3880                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3881                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3882         }
3883
3884         return (zio);
3885 }
3886
3887 void
3888 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3889 {
3890         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3891         ASSERT(zio->io_error == 0);
3892
3893         zio->io_stage >>= 1;
3894 }
3895
3896 void
3897 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3898 {
3899         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3900
3901         zio->io_stage >>= 1;
3902 }
3903
3904 void
3905 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3906 {
3907         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3908         ASSERT(zio->io_error == 0);
3909
3910         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3911         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3912 }
3913
3914 /*
3915  * ==========================================================================
3916  * Encrypt and store encryption parameters
3917  * ==========================================================================
3918  */
3919
3920
3921 /*
3922  * This function is used for ZIO_STAGE_ENCRYPT. It is responsible for
3923  * managing the storage of encryption parameters and passing them to the
3924  * lower-level encryption functions.
3925  */
3926 static zio_t *
3927 zio_encrypt(zio_t *zio)
3928 {
3929         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
3930         spa_t *spa = zio->io_spa;
3931         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3932         uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
3933         uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
3934         dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
3935         void *enc_buf = NULL;
3936         abd_t *eabd = NULL;
3937         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
3938         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
3939         uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
3940         boolean_t no_crypt = B_FALSE;
3941
3942         /* the root zio already encrypted the data */
3943         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
3944                 return (zio);
3945
3946         /* only ZIL blocks are re-encrypted on rewrite */
3947         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio) && ot != DMU_OT_INTENT_LOG)
3948                 return (zio);
3949
3950         if (!(zp->zp_encrypt || BP_IS_ENCRYPTED(bp))) {
3951                 BP_SET_CRYPT(bp, B_FALSE);
3952                 return (zio);
3953         }
3954
3955         /* if we are doing raw encryption set the provided encryption params */
3956         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) {
3957                 ASSERT0(BP_GET_LEVEL(bp));
3958                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3959                 BP_SET_BYTEORDER(bp, zp->zp_byteorder);
3960                 if (ot != DMU_OT_OBJSET)
3961                         zio_crypt_encode_mac_bp(bp, zp->zp_mac);
3962
3963                 /* dnode blocks must be written out in the provided byteorder */
3964                 if (zp->zp_byteorder != ZFS_HOST_BYTEORDER &&
3965                     ot == DMU_OT_DNODE) {
3966                         void *bswap_buf = zio_buf_alloc(psize);
3967                         abd_t *babd = abd_get_from_buf(bswap_buf, psize);
3968
3969                         ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
3970                         abd_copy_to_buf(bswap_buf, zio->io_abd, psize);
3971                         dmu_ot_byteswap[DMU_OT_BYTESWAP(ot)].ob_func(bswap_buf,
3972                             psize);
3973
3974                         abd_take_ownership_of_buf(babd, B_TRUE);
3975                         zio_push_transform(zio, babd, psize, psize, NULL);
3976                 }
3977
3978                 if (DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot))
3979                         zio_crypt_encode_params_bp(bp, zp->zp_salt, zp->zp_iv);
3980                 return (zio);
3981         }
3982
3983         /* indirect blocks only maintain a cksum of the lower level MACs */
3984         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0) {
3985                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3986                 VERIFY0(zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_TRUE,
3987                     zio->io_orig_abd, BP_GET_LSIZE(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
3988                     mac));
3989                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
3990                 return (zio);
3991         }
3992
3993         /*
3994          * Objset blocks are a special case since they have 2 256-bit MACs
3995          * embedded within them.
3996          */
3997         if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
3998                 ASSERT0(DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot));
3999                 ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
4000                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4001                 VERIFY0(spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
4002                     zio->io_abd, psize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)));
4003                 return (zio);
4004         }
4005
4006         /* unencrypted object types are only authenticated with a MAC */
4007         if (!DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot)) {
4008                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4009                 VERIFY0(spa_do_crypt_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
4010                     zio->io_abd, psize, mac));
4011                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
4012                 return (zio);
4013         }
4014
4015         /*
4016          * Later passes of sync-to-convergence may decide to rewrite data
4017          * in place to avoid more disk reallocations. This presents a problem
4018          * for encryption because this consitutes rewriting the new data with
4019          * the same encryption key and IV. However, this only applies to blocks
4020          * in the MOS (particularly the spacemaps) and we do not encrypt the
4021          * MOS. We assert that the zio is allocating or an intent log write
4022          * to enforce this.
4023          */
4024         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio) || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
4025         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0 || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
4026         ASSERT(spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_ENCRYPTION));
4027         ASSERT3U(psize, !=, 0);
4028
4029         enc_buf = zio_buf_alloc(psize);
4030         eabd = abd_get_from_buf(enc_buf, psize);
4031         abd_take_ownership_of_buf(eabd, B_TRUE);
4032
4033         /*
4034          * For an explanation of what encryption parameters are stored
4035          * where, see the block comment in zio_crypt.c.
4036          */
4037         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
4038                 zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
4039         } else {
4040                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4041         }
4042
4043         /* Perform the encryption. This should not fail */
4044         VERIFY0(spa_do_crypt_abd(B_TRUE, spa, &zio->io_bookmark,
4045             BP_GET_TYPE(bp), BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
4046             salt, iv, mac, psize, zio->io_abd, eabd, &no_crypt));
4047
4048         /* encode encryption metadata into the bp */
4049         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
4050                 /*
4051                  * ZIL blocks store the MAC in the embedded checksum, so the
4052                  * transform must always be applied.
4053                  */
4054                 zio_crypt_encode_mac_zil(enc_buf, mac);
4055                 zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
4056         } else {
4057                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
4058                 zio_crypt_encode_params_bp(bp, salt, iv);
4059                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
4060
4061                 if (no_crypt) {
4062                         ASSERT3U(ot, ==, DMU_OT_DNODE);
4063                         abd_free(eabd);
4064                 } else {
4065                         zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
4066                 }
4067         }
4068
4069         return (zio);
4070 }
4071
4072 /*
4073  * ==========================================================================
4074  * Generate and verify checksums
4075  * ==========================================================================
4076  */
4077 static zio_t *
4078 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
4079 {
4080         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4081         enum zio_checksum checksum;
4082
4083         if (bp == NULL) {
4084                 /*
4085                  * This is zio_write_phys().
4086                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
4087                  */
4088                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
4089
4090                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
4091                         return (zio);
4092
4093                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
4094         } else {
4095                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
4096                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
4097                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
4098                 } else {
4099                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
4100                 }
4101         }
4102
4103         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
4104
4105         return (zio);
4106 }
4107
4108 static zio_t *
4109 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
4110 {
4111         zio_bad_cksum_t info;
4112         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4113         int error;
4114
4115         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
4116
4117         if (bp == NULL) {
4118                 /*
4119                  * This is zio_read_phys().
4120                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
4121                  */
4122                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
4123                         return (zio);
4124
4125                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
4126         }
4127
4128         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
4129                 zio->io_error = error;
4130                 if (error == ECKSUM &&
4131                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
4132                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
4133                             zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio,
4134                             zio->io_offset, zio->io_size, NULL, &info);
4135                 }
4136         }
4137
4138         return (zio);
4139 }
4140
4141 /*
4142  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
4143  */
4144 void
4145 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
4146 {
4147         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
4148 }
4149
4150 /*
4151  * ==========================================================================
4152  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
4153  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
4154  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
4155  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
4156  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
4157  * ==========================================================================
4158  */
4159 int
4160 zio_worst_error(int e1, int e2)
4161 {
4162         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
4163         int r1, r2;
4164
4165         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
4166                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
4167                         break;
4168
4169         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
4170                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
4171                         break;
4172
4173         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
4174 }
4175
4176 /*
4177  * ==========================================================================
4178  * I/O completion
4179  * ==========================================================================
4180  */
4181 static zio_t *
4182 zio_ready(zio_t *zio)
4183 {
4184         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4185         zio_t *pio, *pio_next;
4186         zio_link_t *zl = NULL;
4187
4188         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
4189             ZIO_WAIT_READY)) {
4190                 return (NULL);
4191         }
4192
4193         if (zio->io_ready) {
4194                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
4195                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
4196                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
4197                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
4198
4199                 zio->io_ready(zio);
4200         }
4201
4202         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
4203                 zio->io_bp_copy = *bp;
4204
4205         if (zio->io_error != 0) {
4206                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
4207
4208                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
4209                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
4210                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4211                         ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
4212
4213                         /*
4214                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
4215                          * issue the next I/O to allocate.
4216                          */
4217                         metaslab_class_throttle_unreserve(
4218                             zio->io_metaslab_class, zio->io_prop.zp_copies,
4219                             zio->io_allocator, zio);
4220                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
4221                 }
4222         }
4223
4224         mutex_enter(&zio->io_lock);
4225         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
4226         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
4227         mutex_exit(&zio->io_lock);
4228
4229         /*
4230          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
4231          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
4232          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
4233          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
4234          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
4235          */
4236         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
4237                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4238                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
4239         }
4240
4241         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
4242                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
4243                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
4244                 } else {
4245                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
4246                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
4247                 }
4248         }
4249
4250         if (zio_injection_enabled &&
4251             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
4252                 zio_handle_ignored_writes(zio);
4253
4254         return (zio);
4255 }
4256
4257 /*
4258  * Update the allocation throttle accounting.
4259  */
4260 static void
4261 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
4262 {
4263         ASSERTV(zio_t *lio = zio->io_logical);
4264         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4265         vdev_t *vd = zio->io_vd;
4266         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
4267
4268         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
4269         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
4270         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4271         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
4272         ASSERT(vd != NULL);
4273         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
4274         ASSERT(zio_injection_enabled || !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY));
4275         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
4276         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
4277         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
4278         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
4279
4280         /*
4281          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
4282          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
4283          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
4284          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
4285          * it here.
4286          */
4287         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
4288                 /*
4289                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
4290                  * would have been the one that performed the allocation.
4291                  */
4292                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
4293                         pio = zio_unique_parent(pio);
4294                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
4295         }
4296
4297         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
4298         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
4299         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
4300         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
4301         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
4302         ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
4303
4304         mutex_enter(&pio->io_lock);
4305         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
4306             pio->io_allocator, B_TRUE);
4307         mutex_exit(&pio->io_lock);
4308
4309         metaslab_class_throttle_unreserve(zio->io_metaslab_class, 1,
4310             pio->io_allocator, pio);
4311
4312         /*
4313          * Call into the pipeline to see if there is more work that
4314          * needs to be done. If there is work to be done it will be
4315          * dispatched to another taskq thread.
4316          */
4317         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
4318 }
4319
4320 static zio_t *
4321 zio_done(zio_t *zio)
4322 {
4323         /*
4324          * Always attempt to keep stack usage minimal here since
4325          * we can be called recurisvely up to 19 levels deep.
4326          */
4327         const uint64_t psize = zio->io_size;
4328         zio_t *pio, *pio_next;
4329         zio_link_t *zl = NULL;
4330
4331         /*
4332          * If our children haven't all completed,
4333          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
4334          */
4335         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
4336                 return (NULL);
4337         }
4338
4339         /*
4340          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
4341          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
4342          * write. We must do this since the allocation is performed
4343          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
4344          */
4345         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
4346             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
4347                 ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
4348                 ASSERT(zio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
4349                 zio_dva_throttle_done(zio);
4350         }
4351
4352         /*
4353          * If the allocation throttle is enabled, verify that
4354          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
4355          */
4356         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
4357                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
4358                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4359                 ASSERT(zio->io_bp != NULL);
4360
4361                 metaslab_group_alloc_verify(zio->io_spa, zio->io_bp, zio,
4362                     zio->io_allocator);
4363                 VERIFY(zfs_refcount_not_held(
4364                     &zio->io_metaslab_class->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
4365                     zio));
4366         }
4367
4368
4369         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
4370                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
4371                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
4372
4373         if (zio->io_bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp)) {
4374                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[0] == 0);
4375                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[1] == 0);
4376                 ASSERT(bcmp(zio->io_bp, &zio->io_bp_copy,
4377                     sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
4378                     (zio->io_bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
4379                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
4380                     zio->io_bp_override == NULL &&
4381                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
4382                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=,
4383                             BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
4384                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
4385                             (BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) ==
4386                             BP_GET_NDVAS(zio->io_bp)));
4387                 }
4388                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
4389                         VERIFY(BP_EQUAL(zio->io_bp, &zio->io_bp_orig));
4390         }
4391
4392         /*
4393          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
4394          */
4395         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
4396         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
4397         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
4398
4399         /*
4400          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
4401          * checksum reports now while we still have the transformed data.
4402          */
4403         if (zio->io_error == 0) {
4404                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4405                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4406                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
4407                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
4408                         abd_t *adata = zio->io_abd;
4409
4410                         if (asize != psize) {
4411                                 adata = abd_alloc(asize, B_TRUE);
4412                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
4413                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
4414                         }
4415
4416                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4417                         zcr->zcr_next = NULL;
4418                         zcr->zcr_finish(zcr, adata);
4419                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4420
4421                         if (asize != psize)
4422                                 abd_free(adata);
4423                 }
4424         }
4425
4426         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
4427
4428         vdev_stat_update(zio, psize);
4429
4430         /*
4431          * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
4432          * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
4433          * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
4434          */
4435         if (zio->io_delay >= MSEC2NSEC(zio_slow_io_ms)) {
4436                 if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd)) {
4437                         /*
4438                          * We want to only increment our slow IO counters if
4439                          * the IO is valid (i.e. not if the drive is removed).
4440                          *
4441                          * zfs_ereport_post() will also do these checks, but
4442                          * it can also ratelimit and have other failures, so we
4443                          * need to increment the slow_io counters independent
4444                          * of it.
4445                          */
4446                         if (zfs_ereport_is_valid(FM_EREPORT_ZFS_DELAY,
4447                             zio->io_spa, zio->io_vd, zio)) {
4448                                 mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4449                                 zio->io_vd->vdev_stat.vs_slow_ios++;
4450                                 mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
4451
4452                                 zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY,
4453                                     zio->io_spa, zio->io_vd, &zio->io_bookmark,
4454                                     zio, 0, 0);
4455                         }
4456                 }
4457         }
4458
4459         if (zio->io_error) {
4460                 /*
4461                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
4462                  * generate an error message describing the I/O failure
4463                  * at the block level.  We ignore these errors if the
4464                  * device is currently unavailable.
4465                  */
4466                 if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
4467                     !vdev_is_dead(zio->io_vd))
4468                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, zio->io_spa,
4469                             zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
4470
4471                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
4472                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
4473                     zio == zio->io_logical) {
4474                         /*
4475                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
4476                          * error and generate a logical data ereport.
4477                          */
4478                         spa_log_error(zio->io_spa, &zio->io_bookmark);
4479                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, zio->io_spa,
4480                             NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
4481                 }
4482         }
4483
4484         if (zio->io_error && zio == zio->io_logical) {
4485                 /*
4486                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
4487                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
4488                  */
4489                 ASSERT(zio->io_vd == NULL && zio->io_bp != NULL);
4490                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4491
4492                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
4493                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
4494                         if (zio->io_error != ENOSPC)
4495                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
4496                         else
4497                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4498                 }
4499
4500                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
4501                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
4502                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
4503                     zio->io_error == ENXIO &&
4504                     spa_load_state(zio->io_spa) == SPA_LOAD_NONE &&
4505                     spa_get_failmode(zio->io_spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
4506                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4507
4508                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
4509                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4510
4511                 /*
4512                  * Here is a possibly good place to attempt to do
4513                  * either combinatorial reconstruction or error correction
4514                  * based on checksums.  It also might be a good place
4515                  * to send out preliminary ereports before we suspend
4516                  * processing.
4517                  */
4518         }
4519
4520         /*
4521          * If there were logical child errors, they apply to us now.
4522          * We defer this until now to avoid conflating logical child
4523          * errors with errors that happened to the zio itself when
4524          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
4525          */
4526         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
4527
4528         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4529             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4530             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4531                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, zio->io_bp);
4532
4533         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4534
4535         /*
4536          * Godfather I/Os should never suspend.
4537          */
4538         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4539             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4540                 zio->io_reexecute &= ~ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4541
4542         if (zio->io_reexecute) {
4543                 /*
4544                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4545                  *
4546                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4547                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4548                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4549                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4550                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4551                  *
4552                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4553                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4554                  * parents not executing until children are ready.
4555                  */
4556                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4557
4558                 zio->io_gang_leader = NULL;
4559
4560                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4561                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4562                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4563
4564                 /*
4565                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4566                  * not a true parent to them. It will track them through
4567                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4568                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4569                  * I/O to return status without blocking.
4570                  */
4571                 zl = NULL;
4572                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4573                     pio = pio_next) {
4574                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4575                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4576
4577                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4578                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4579                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4580                                 /*
4581                                  * This is a rare code path, so we don't
4582                                  * bother with "next_to_execute".
4583                                  */
4584                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
4585                                     NULL);
4586                         }
4587                 }
4588
4589                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4590                         /*
4591                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4592                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4593                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4594                          */
4595                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4596                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4597                         /*
4598                          * This is a rare code path, so we don't bother with
4599                          * "next_to_execute".
4600                          */
4601                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
4602                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4603                         /*
4604                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4605                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4606                          */
4607                         zio_suspend(zio->io_spa, zio, ZIO_SUSPEND_IOERR);
4608                 } else {
4609                         /*
4610                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4611                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4612                          */
4613                         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
4614                         spa_taskq_dispatch_ent(zio->io_spa,
4615                             ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_TASKQ_ISSUE,
4616                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
4617                             &zio->io_tqent);
4618                 }
4619                 return (NULL);
4620         }
4621
4622         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4623         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4624         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4625
4626         /*
4627          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4628          */
4629         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4630                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4631                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4632                 zcr->zcr_next = NULL;
4633                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4634                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4635         }
4636
4637         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
4638             !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp) &&
4639             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)) {
4640                 metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
4641         }
4642
4643         /*
4644          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4645          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4646          * such, cannot acquire any new parents.
4647          */
4648         if (zio->io_done)
4649                 zio->io_done(zio);
4650
4651         mutex_enter(&zio->io_lock);
4652         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4653         mutex_exit(&zio->io_lock);
4654
4655         /*
4656          * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
4657          * next.  See the comment in zio_notify_parent().
4658          */
4659         zio_t *next_to_execute = NULL;
4660         zl = NULL;
4661         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4662                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4663                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4664                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4665                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
4666         }
4667
4668         if (zio->io_waiter != NULL) {
4669                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4670                 zio->io_executor = NULL;
4671                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4672                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4673         } else {
4674                 zio_destroy(zio);
4675         }
4676
4677         return (next_to_execute);
4678 }
4679
4680 /*
4681  * ==========================================================================
4682  * I/O pipeline definition
4683  * ==========================================================================
4684  */
4685 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4686         NULL,
4687         zio_read_bp_init,
4688         zio_write_bp_init,
4689         zio_free_bp_init,
4690         zio_issue_async,
4691         zio_write_compress,
4692         zio_encrypt,
4693         zio_checksum_generate,
4694         zio_nop_write,
4695         zio_ddt_read_start,
4696         zio_ddt_read_done,
4697         zio_ddt_write,
4698         zio_ddt_free,
4699         zio_gang_assemble,
4700         zio_gang_issue,
4701         zio_dva_throttle,
4702         zio_dva_allocate,
4703         zio_dva_free,
4704         zio_dva_claim,
4705         zio_ready,
4706         zio_vdev_io_start,
4707         zio_vdev_io_done,
4708         zio_vdev_io_assess,
4709         zio_checksum_verify,
4710         zio_done
4711 };
4712
4713
4714
4715
4716 /*
4717  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4718  * pre-order traversal of the object tree.
4719  *
4720  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4721  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4722  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4723  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4724  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4725  * non-meta-dnode bookmarks.
4726  *
4727  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4728  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4729  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4730  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4731  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4732  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4733  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4734  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4735  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4736  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4737  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4738  */
4739 int
4740 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4741     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4742 {
4743         /*
4744          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4745          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4746          * normal-object equivalents.
4747          */
4748         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4749         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4750         uint64_t zb1level, zb2level;
4751
4752         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4753             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4754             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4755                 return (0);
4756
4757         /*
4758          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4759          */
4760         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4761         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4762
4763         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4764                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4765                 zb1L0 = 0;
4766                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4767         } else {
4768                 zb1obj = zb1->zb_object;
4769                 zb1level = zb1->zb_level;
4770         }
4771
4772         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4773                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4774                 zb2L0 = 0;
4775                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4776         } else {
4777                 zb2obj = zb2->zb_object;
4778                 zb2level = zb2->zb_level;
4779         }
4780
4781         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4782         if (zb1obj != zb2obj)
4783                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4784         else if (zb1L0 != zb2L0)
4785                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4786         else if (zb1level != zb2level)
4787                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4788         /*
4789          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4790          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4791          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4792          */
4793         return (0);
4794 }
4795
4796 /*
4797  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4798  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4799  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4800  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4801  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4802  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4803  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4804  *  visited.
4805  */
4806 boolean_t
4807 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4808     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4809 {
4810         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4811         mod_zb.zb_blkid++;
4812         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4813
4814         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4815         if (dnp == NULL)
4816                 return (B_FALSE);
4817
4818         /*
4819          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4820          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4821          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4822          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4823          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4824          *
4825          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4826          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4827          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4828          * always 1, so the math works out.
4829          *
4830          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4831          * to make sure that this code still works afterwards.
4832          */
4833         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4834             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4835             last_block) <= 0);
4836 }
4837
4838 #if defined(_KERNEL)
4839 EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
4840 EXPORT_SYMBOL(zio_buf_alloc);
4841 EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_alloc);
4842 EXPORT_SYMBOL(zio_buf_free);
4843 EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_free);
4844
4845 module_param(zio_slow_io_ms, int, 0644);
4846 MODULE_PARM_DESC(zio_slow_io_ms,
4847         "Max I/O completion time (milliseconds) before marking it as slow");
4848
4849 module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
4850 MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
4851
4852 module_param(zfs_sync_pass_deferred_free, int, 0644);
4853 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_deferred_free,
4854         "Defer frees starting in this pass");
4855
4856 module_param(zfs_sync_pass_dont_compress, int, 0644);
4857 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_dont_compress,
4858         "Don't compress starting in this pass");
4859
4860 module_param(zfs_sync_pass_rewrite, int, 0644);
4861 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_rewrite,
4862         "Rewrite new bps starting in this pass");
4863
4864 module_param(zio_dva_throttle_enabled, int, 0644);
4865 MODULE_PARM_DESC(zio_dva_throttle_enabled,
4866         "Throttle block allocations in the ZIO pipeline");
4867 #endif