]> granicus.if.org Git - zfs/blob - module/zfs/zio.c
OpenZFS 9166 - zfs storage pool checkpoint
[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, 2017 by Delphix. All rights reserved.
24  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
25  */
26
27 #include <sys/sysmacros.h>
28 #include <sys/zfs_context.h>
29 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
30 #include <sys/spa.h>
31 #include <sys/txg.h>
32 #include <sys/spa_impl.h>
33 #include <sys/vdev_impl.h>
34 #include <sys/zio_impl.h>
35 #include <sys/zio_compress.h>
36 #include <sys/zio_checksum.h>
37 #include <sys/dmu_objset.h>
38 #include <sys/arc.h>
39 #include <sys/ddt.h>
40 #include <sys/blkptr.h>
41 #include <sys/zfeature.h>
42 #include <sys/dsl_scan.h>
43 #include <sys/metaslab_impl.h>
44 #include <sys/time.h>
45 #include <sys/trace_zio.h>
46 #include <sys/abd.h>
47 #include <sys/dsl_crypt.h>
48
49 /*
50  * ==========================================================================
51  * I/O type descriptions
52  * ==========================================================================
53  */
54 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
55         /*
56          * Note: Linux kernel thread name length is limited
57          * so these names will differ from upstream open zfs.
58          */
59         "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl"
60 };
61
62 int zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
63
64 /*
65  * ==========================================================================
66  * I/O kmem caches
67  * ==========================================================================
68  */
69 kmem_cache_t *zio_cache;
70 kmem_cache_t *zio_link_cache;
71 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
72 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
73 #if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
74 uint64_t zio_buf_cache_allocs[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
75 uint64_t zio_buf_cache_frees[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
76 #endif
77
78 int zio_delay_max = ZIO_DELAY_MAX;
79
80 #define ZIO_PIPELINE_CONTINUE           0x100
81 #define ZIO_PIPELINE_STOP               0x101
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 (ret != 0)
395                         zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
396         }
397 }
398
399 static void
400 zio_decrypt(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
401 {
402         int ret;
403         void *tmp;
404         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
405         spa_t *spa = zio->io_spa;
406         uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
407         uint64_t lsize = BP_GET_LSIZE(bp);
408         dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
409         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
410         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
411         uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
412         boolean_t no_crypt = B_FALSE;
413
414         ASSERT(BP_USES_CRYPT(bp));
415         ASSERT3U(size, !=, 0);
416
417         if (zio->io_error != 0)
418                 return;
419
420         /*
421          * Verify the cksum of MACs stored in an indirect bp. It will always
422          * be possible to verify this since it does not require an encryption
423          * key.
424          */
425         if (BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) {
426                 zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
427
428                 if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF) {
429                         /*
430                          * We haven't decompressed the data yet, but
431                          * zio_crypt_do_indirect_mac_checksum() requires
432                          * decompressed data to be able to parse out the MACs
433                          * from the indirect block. We decompress it now and
434                          * throw away the result after we are finished.
435                          */
436                         tmp = zio_buf_alloc(lsize);
437                         ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(bp),
438                             zio->io_abd, tmp, zio->io_size, lsize);
439                         if (ret != 0) {
440                                 ret = SET_ERROR(EIO);
441                                 goto error;
442                         }
443                         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum(B_FALSE,
444                             tmp, lsize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
445                         zio_buf_free(tmp, lsize);
446                 } else {
447                         ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_FALSE,
448                             zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
449                 }
450                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
451
452                 if (zio_injection_enabled && ot != DMU_OT_DNODE && ret == 0) {
453                         ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
454                             &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
455                 }
456                 if (ret != 0)
457                         goto error;
458
459                 return;
460         }
461
462         /*
463          * If this is an authenticated block, just check the MAC. It would be
464          * nice to separate this out into its own flag, but for the moment
465          * enum zio_flag is out of bits.
466          */
467         if (BP_IS_AUTHENTICATED(bp)) {
468                 if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
469                         ret = spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_FALSE, spa,
470                             dsobj, zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
471                 } else {
472                         zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
473                         ret = spa_do_crypt_mac_abd(B_FALSE, spa, dsobj,
474                             zio->io_abd, size, mac);
475                         if (zio_injection_enabled && ret == 0) {
476                                 ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
477                                     &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
478                         }
479                 }
480                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
481
482                 if (ret != 0)
483                         goto error;
484
485                 return;
486         }
487
488         zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
489
490         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
491                 tmp = abd_borrow_buf_copy(zio->io_abd, sizeof (zil_chain_t));
492                 zio_crypt_decode_mac_zil(tmp, mac);
493                 abd_return_buf(zio->io_abd, tmp, sizeof (zil_chain_t));
494         } else {
495                 zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
496         }
497
498         ret = spa_do_crypt_abd(B_FALSE, spa, &zio->io_bookmark, BP_GET_TYPE(bp),
499             BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), salt, iv, mac, size, data,
500             zio->io_abd, &no_crypt);
501         if (no_crypt)
502                 abd_copy(data, zio->io_abd, size);
503
504         if (ret != 0)
505                 goto error;
506
507         return;
508
509 error:
510         /* assert that the key was found unless this was speculative */
511         ASSERT(ret != EACCES || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE));
512
513         /*
514          * If there was a decryption / authentication error return EIO as
515          * the io_error. If this was not a speculative zio, create an ereport.
516          */
517         if (ret == ECKSUM) {
518                 zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
519                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE) == 0) {
520                         spa_log_error(spa, &zio->io_bookmark);
521                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_AUTHENTICATION,
522                             spa, NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
523                 }
524         } else {
525                 zio->io_error = ret;
526         }
527 }
528
529 /*
530  * ==========================================================================
531  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
532  * ==========================================================================
533  */
534 zio_t *
535 zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
536 {
537         list_t *pl = &cio->io_parent_list;
538
539         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
540         if (*zl == NULL)
541                 return (NULL);
542
543         ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
544         return ((*zl)->zl_parent);
545 }
546
547 zio_t *
548 zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
549 {
550         list_t *cl = &pio->io_child_list;
551
552         ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
553
554         *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
555         if (*zl == NULL)
556                 return (NULL);
557
558         ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
559         return ((*zl)->zl_child);
560 }
561
562 zio_t *
563 zio_unique_parent(zio_t *cio)
564 {
565         zio_link_t *zl = NULL;
566         zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
567
568         VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
569         return (pio);
570 }
571
572 void
573 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
574 {
575         zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
576
577         /*
578          * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
579          * Gang I/Os can have gang or vdev children.
580          * Vdev I/Os can only have vdev children.
581          * The following ASSERT captures all of these constraints.
582          */
583         ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
584
585         zl->zl_parent = pio;
586         zl->zl_child = cio;
587
588         mutex_enter(&pio->io_lock);
589         mutex_enter(&cio->io_lock);
590
591         ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
592
593         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
594                 pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
595
596         list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
597         list_insert_head(&cio->io_parent_list, zl);
598
599         pio->io_child_count++;
600         cio->io_parent_count++;
601
602         mutex_exit(&cio->io_lock);
603         mutex_exit(&pio->io_lock);
604 }
605
606 static void
607 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
608 {
609         ASSERT(zl->zl_parent == pio);
610         ASSERT(zl->zl_child == cio);
611
612         mutex_enter(&pio->io_lock);
613         mutex_enter(&cio->io_lock);
614
615         list_remove(&pio->io_child_list, zl);
616         list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
617
618         pio->io_child_count--;
619         cio->io_parent_count--;
620
621         mutex_exit(&cio->io_lock);
622         mutex_exit(&pio->io_lock);
623         kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
624 }
625
626 static boolean_t
627 zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
628 {
629         boolean_t waiting = B_FALSE;
630
631         mutex_enter(&zio->io_lock);
632         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
633         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
634                 if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
635                         continue;
636
637                 uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
638                 if (*countp != 0) {
639                         zio->io_stage >>= 1;
640                         ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
641                         zio->io_stall = countp;
642                         waiting = B_TRUE;
643                         break;
644                 }
645         }
646         mutex_exit(&zio->io_lock);
647         return (waiting);
648 }
649
650 __attribute__((always_inline))
651 static inline void
652 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
653 {
654         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
655         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
656
657         mutex_enter(&pio->io_lock);
658         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
659                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
660         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
661         ASSERT3U(*countp, >, 0);
662
663         (*countp)--;
664
665         if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
666                 zio_taskq_type_t type =
667                     pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
668                     ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
669                 pio->io_stall = NULL;
670                 mutex_exit(&pio->io_lock);
671                 /*
672                  * Dispatch the parent zio in its own taskq so that
673                  * the child can continue to make progress. This also
674                  * prevents overflowing the stack when we have deeply nested
675                  * parent-child relationships.
676                  */
677                 zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
678         } else {
679                 mutex_exit(&pio->io_lock);
680         }
681 }
682
683 static void
684 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
685 {
686         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
687                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
688 }
689
690 int
691 zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
692 {
693         const zio_t *z1 = x1;
694         const zio_t *z2 = x2;
695
696         if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
697                 return (-1);
698         if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
699                 return (1);
700
701         if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
702                 return (-1);
703         if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
704                 return (1);
705
706         if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
707                 return (-1);
708         if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
709                 return (1);
710
711         if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
712                 return (-1);
713         if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
714                 return (1);
715
716         if (z1 < z2)
717                 return (-1);
718         if (z1 > z2)
719                 return (1);
720
721         return (0);
722 }
723
724 /*
725  * ==========================================================================
726  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
727  * ==========================================================================
728  */
729 static zio_t *
730 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
731     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
732     void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
733     enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
734     const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage,
735     enum zio_stage pipeline)
736 {
737         zio_t *zio;
738
739         ASSERT3U(psize, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
740         ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
741         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
742
743         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
744         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
745         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
746
747         IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS) != 0);
748
749         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
750         bzero(zio, sizeof (zio_t));
751
752         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_NOLOCKDEP, NULL);
753         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
754
755         list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
756             offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
757         list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
758             offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
759         metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
760
761         if (vd != NULL)
762                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
763         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
764                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
765         else if (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD)
766                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_DDT;
767         else
768                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
769
770         if (bp != NULL) {
771                 zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
772                 zio->io_bp_copy = *bp;
773                 zio->io_bp_orig = *bp;
774                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE ||
775                     zio->io_child_type == ZIO_CHILD_DDT)
776                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
777                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
778                         zio->io_logical = zio;
779                 if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
780                         pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
781         }
782
783         zio->io_spa = spa;
784         zio->io_txg = txg;
785         zio->io_done = done;
786         zio->io_private = private;
787         zio->io_type = type;
788         zio->io_priority = priority;
789         zio->io_vd = vd;
790         zio->io_offset = offset;
791         zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
792         zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
793         zio->io_lsize = lsize;
794         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
795         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
796         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
797         zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
798
799         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
800         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
801
802         if (zb != NULL)
803                 zio->io_bookmark = *zb;
804
805         if (pio != NULL) {
806                 if (zio->io_logical == NULL)
807                         zio->io_logical = pio->io_logical;
808                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
809                         zio->io_gang_leader = pio->io_gang_leader;
810                 zio_add_child(pio, zio);
811         }
812
813         taskq_init_ent(&zio->io_tqent);
814
815         return (zio);
816 }
817
818 static void
819 zio_destroy(zio_t *zio)
820 {
821         metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
822         list_destroy(&zio->io_parent_list);
823         list_destroy(&zio->io_child_list);
824         mutex_destroy(&zio->io_lock);
825         cv_destroy(&zio->io_cv);
826         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
827 }
828
829 zio_t *
830 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
831     void *private, enum zio_flag flags)
832 {
833         zio_t *zio;
834
835         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
836             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
837             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
838
839         return (zio);
840 }
841
842 zio_t *
843 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
844 {
845         return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
846 }
847
848 void
849 zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
850 {
851         if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
852                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
853                     bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
854         }
855         if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
856             BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
857                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
858                     bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
859         }
860         if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
861             BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
862                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
863                     bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
864         }
865         if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
866                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
867                     bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
868         }
869         if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
870                 zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
871                     bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
872         }
873
874         if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
875                 if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
876                         zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
877                             bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
878                 }
879         }
880
881         /*
882          * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
883          * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
884          */
885         if (!spa->spa_trust_config)
886                 return;
887
888         /*
889          * Pool-specific checks.
890          *
891          * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
892          * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
893          * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
894          * that are in the log) to be arbitrarily large.
895          */
896         for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
897                 uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
898
899                 if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
900                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
901                             "VDEV %llu",
902                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
903                         continue;
904                 }
905                 vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
906                 if (vd == NULL) {
907                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
908                             "VDEV %llu",
909                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
910                         continue;
911                 }
912                 if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
913                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
914                             "VDEV %llu",
915                             bp, i, (longlong_t)vdevid);
916                         continue;
917                 }
918                 if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
919                         /*
920                          * "missing" vdevs are valid during import, but we
921                          * don't have their detailed info (e.g. asize), so
922                          * we can't perform any more checks on them.
923                          */
924                         continue;
925                 }
926                 uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
927                 uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
928                 if (BP_IS_GANG(bp))
929                         asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
930                 if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
931                         zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
932                             "OFFSET %llu",
933                             bp, i, (longlong_t)offset);
934                 }
935         }
936 }
937
938 boolean_t
939 zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
940 {
941         uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
942
943         if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
944                 return (B_FALSE);
945
946         vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
947         if (vd == NULL)
948                 return (B_FALSE);
949
950         if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
951                 return (B_FALSE);
952
953         if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
954                 return (B_FALSE);
955         }
956
957         uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
958         uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
959
960         if (BP_IS_GANG(bp))
961                 asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
962         if (offset + asize > vd->vdev_asize)
963                 return (B_FALSE);
964
965         return (B_TRUE);
966 }
967
968 zio_t *
969 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
970     abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
971     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
972 {
973         zio_t *zio;
974
975         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
976
977         zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
978             data, size, size, done, private,
979             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
980             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
981             ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
982
983         return (zio);
984 }
985
986 zio_t *
987 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
988     abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
989     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
990     zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
991     void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
992     const zbookmark_phys_t *zb)
993 {
994         zio_t *zio;
995
996         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
997             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
998             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
999             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
1000             DMU_OT_IS_VALID(zp->zp_type) &&
1001             zp->zp_level < 32 &&
1002             zp->zp_copies > 0 &&
1003             zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
1004
1005         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
1006             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
1007             ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
1008             ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
1009
1010         zio->io_ready = ready;
1011         zio->io_children_ready = children_ready;
1012         zio->io_physdone = physdone;
1013         zio->io_prop = *zp;
1014
1015         /*
1016          * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
1017          * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
1018          * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
1019          * dedup (just take the already-allocated BP verbatim). Encrypted
1020          * dedup blocks need data as well so we also disable dedup in this
1021          * case.
1022          */
1023         if (data == NULL &&
1024             (zio->io_prop.zp_dedup_verify || zio->io_prop.zp_encrypt)) {
1025                 zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
1026         }
1027
1028         return (zio);
1029 }
1030
1031 zio_t *
1032 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
1033     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
1034     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
1035 {
1036         zio_t *zio;
1037
1038         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
1039             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
1040             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
1041
1042         return (zio);
1043 }
1044
1045 void
1046 zio_write_override(zio_t *zio, blkptr_t *bp, int copies, boolean_t nopwrite)
1047 {
1048         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
1049         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1050         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1051         ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(zio->io_spa));
1052
1053         /*
1054          * We must reset the io_prop to match the values that existed
1055          * when the bp was first written by dmu_sync() keeping in mind
1056          * that nopwrite and dedup are mutually exclusive.
1057          */
1058         zio->io_prop.zp_dedup = nopwrite ? B_FALSE : zio->io_prop.zp_dedup;
1059         zio->io_prop.zp_nopwrite = nopwrite;
1060         zio->io_prop.zp_copies = copies;
1061         zio->io_bp_override = bp;
1062 }
1063
1064 void
1065 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
1066 {
1067
1068         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1069
1070         /*
1071          * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
1072          * process the free here (by ignoring it) rather than
1073          * putting it on the list and then processing it in zio_free_sync().
1074          */
1075         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1076                 return;
1077         metaslab_check_free(spa, bp);
1078
1079         /*
1080          * Frees that are for the currently-syncing txg, are not going to be
1081          * deferred, and which will not need to do a read (i.e. not GANG or
1082          * DEDUP), can be processed immediately.  Otherwise, put them on the
1083          * in-memory list for later processing.
1084          */
1085         if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp) ||
1086             txg != spa->spa_syncing_txg ||
1087             spa_sync_pass(spa) >= zfs_sync_pass_deferred_free) {
1088                 bplist_append(&spa->spa_free_bplist[txg & TXG_MASK], bp);
1089         } else {
1090                 VERIFY0(zio_wait(zio_free_sync(NULL, spa, txg, bp, 0)));
1091         }
1092 }
1093
1094 zio_t *
1095 zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1096     enum zio_flag flags)
1097 {
1098         zio_t *zio;
1099         enum zio_stage stage = ZIO_FREE_PIPELINE;
1100
1101         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
1102         ASSERT(spa_syncing_txg(spa) == txg);
1103         ASSERT(spa_sync_pass(spa) < zfs_sync_pass_deferred_free);
1104
1105         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1106                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1107
1108         metaslab_check_free(spa, bp);
1109         arc_freed(spa, bp);
1110         dsl_scan_freed(spa, bp);
1111
1112         /*
1113          * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
1114          * or the DDT), so issue them asynchronously so that this thread is
1115          * not tied up.
1116          */
1117         if (BP_IS_GANG(bp) || BP_GET_DEDUP(bp))
1118                 stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
1119
1120         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1121             BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
1122             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
1123
1124         return (zio);
1125 }
1126
1127 zio_t *
1128 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
1129     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1130 {
1131         zio_t *zio;
1132
1133         zfs_blkptr_verify(spa, bp);
1134
1135         if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1136                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
1137
1138         /*
1139          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
1140          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
1141          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
1142          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
1143          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
1144          * so that the SPA knows they're in use.
1145          *
1146          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
1147          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
1148          * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
1149          */
1150         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
1151             spa_min_claim_txg(spa));
1152         ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
1153         ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
1154
1155         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
1156             BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
1157             flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
1158         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
1159
1160         return (zio);
1161 }
1162
1163 zio_t *
1164 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
1165     zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
1166 {
1167         zio_t *zio;
1168         int c;
1169
1170         if (vd->vdev_children == 0) {
1171                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
1172                     ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
1173                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
1174
1175                 zio->io_cmd = cmd;
1176         } else {
1177                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, flags);
1178
1179                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
1180                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
1181                             done, private, flags));
1182         }
1183
1184         return (zio);
1185 }
1186
1187 zio_t *
1188 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1189     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1190     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1191 {
1192         zio_t *zio;
1193
1194         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1195         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1196             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1197         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1198
1199         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1200             private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1201             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
1202
1203         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1204
1205         return (zio);
1206 }
1207
1208 zio_t *
1209 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
1210     abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
1211     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
1212 {
1213         zio_t *zio;
1214
1215         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
1216         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
1217             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
1218         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
1219
1220         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
1221             private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
1222             offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
1223
1224         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
1225
1226         if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
1227                 /*
1228                  * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
1229                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
1230                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
1231                  * being written to multiple places in parallel.
1232                  */
1233                 abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
1234                 abd_copy(wbuf, data, size);
1235
1236                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
1237         }
1238
1239         return (zio);
1240 }
1241
1242 /*
1243  * Create a child I/O to do some work for us.
1244  */
1245 zio_t *
1246 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
1247     abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
1248     enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
1249 {
1250         enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
1251         zio_t *zio;
1252
1253         /*
1254          * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
1255          * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
1256          * and handle the error in the child i/o's done callback.
1257          * The only exceptions are i/os that we don't care about
1258          * (OPTIONAL or REPAIR).
1259          */
1260         ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
1261             done != NULL);
1262
1263         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
1264                 /*
1265                  * If we have the bp, then the child should perform the
1266                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
1267                  * detection as close to the leaves as possible and
1268                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
1269                  */
1270                 pipeline |= ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1271                 pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
1272         }
1273
1274         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1275                 ASSERT0(vd->vdev_children);
1276                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
1277         }
1278
1279         flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
1280
1281         /*
1282          * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
1283          * even if the original read was.
1284          */
1285         if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
1286                 flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
1287
1288         /*
1289          * If we're creating a child I/O that is not associated with a
1290          * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
1291          * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
1292          * have already processed the original allocating I/O.
1293          */
1294         if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
1295             (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1296                 ASSERTV(metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(pio->io_spa));
1297
1298                 ASSERT(mc->mc_alloc_throttle_enabled);
1299                 ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
1300                 ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
1301                 ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
1302                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
1303                     pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1304
1305                 flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
1306         }
1307
1308
1309         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
1310             done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
1311             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
1312         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
1313
1314         zio->io_physdone = pio->io_physdone;
1315         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
1316                 zio->io_logical->io_phys_children++;
1317
1318         return (zio);
1319 }
1320
1321 zio_t *
1322 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
1323     zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
1324     zio_done_func_t *done, void *private)
1325 {
1326         zio_t *zio;
1327
1328         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
1329
1330         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
1331             data, size, size, done, private, type, priority,
1332             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
1333             vd, offset, NULL,
1334             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
1335
1336         return (zio);
1337 }
1338
1339 void
1340 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
1341 {
1342         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
1343             NULL, NULL,
1344             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
1345 }
1346
1347 void
1348 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
1349 {
1350         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
1351         ASSERT3U(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
1352         ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
1353
1354         /*
1355          * We don't shrink for raidz because of problems with the
1356          * reconstruction when reading back less than the block size.
1357          * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
1358          */
1359         ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
1360         if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
1361                 /* we are not doing a raw write */
1362                 ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
1363                 zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
1364         }
1365 }
1366
1367 /*
1368  * ==========================================================================
1369  * Prepare to read and write logical blocks
1370  * ==========================================================================
1371  */
1372
1373 static int
1374 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
1375 {
1376         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1377         uint64_t psize =
1378             BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
1379
1380         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1381
1382         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1383             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
1384             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
1385                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1386                     psize, psize, zio_decompress);
1387         }
1388
1389         if (((BP_IS_PROTECTED(bp) && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT)) ||
1390             BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) &&
1391             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1392                 zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
1393                     psize, psize, zio_decrypt);
1394         }
1395
1396         if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
1397                 int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
1398                 void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
1399
1400                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1401                 decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
1402                 abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
1403         } else {
1404                 ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
1405                 ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1406         }
1407
1408         if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
1409                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1410
1411         if (BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_DDT_ZAP)
1412                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
1413
1414         if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
1415                 zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
1416
1417         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1418 }
1419
1420 static int
1421 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
1422 {
1423         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1424                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1425
1426         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1427
1428         if (zio->io_bp_override) {
1429                 blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1430                 zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1431
1432                 ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
1433                 ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
1434
1435                 *bp = *zio->io_bp_override;
1436                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1437
1438                 if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
1439                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1440
1441                 /*
1442                  * If we've been overridden and nopwrite is set then
1443                  * set the flag accordingly to indicate that a nopwrite
1444                  * has already occurred.
1445                  */
1446                 if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
1447                         ASSERT(!zp->zp_dedup);
1448                         ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
1449                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
1450                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1451                 }
1452
1453                 ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
1454
1455                 if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
1456                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1457
1458                 ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
1459                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
1460
1461                 if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum &&
1462                     !zp->zp_encrypt) {
1463                         BP_SET_DEDUP(bp, 1);
1464                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
1465                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1466                 }
1467
1468                 /*
1469                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1470                  * it as a regular write I/O.
1471                  */
1472                 zio->io_bp_override = NULL;
1473                 *bp = zio->io_bp_orig;
1474                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1475         }
1476
1477         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1478 }
1479
1480 static int
1481 zio_write_compress(zio_t *zio)
1482 {
1483         spa_t *spa = zio->io_spa;
1484         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
1485         enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
1486         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1487         uint64_t lsize = zio->io_lsize;
1488         uint64_t psize = zio->io_size;
1489         int pass = 1;
1490
1491         /*
1492          * If our children haven't all reached the ready stage,
1493          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
1494          */
1495         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
1496             ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
1497                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1498         }
1499
1500         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
1501                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1502
1503         if (zio->io_children_ready != NULL) {
1504                 /*
1505                  * Now that all our children are ready, run the callback
1506                  * associated with this zio in case it wants to modify the
1507                  * data to be written.
1508                  */
1509                 ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
1510                 zio->io_children_ready(zio);
1511         }
1512
1513         ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
1514         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
1515
1516         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
1517                 /*
1518                  * We're rewriting an existing block, which means we're
1519                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
1520                  * converge, it must eventually be the case that we don't
1521                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
1522                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
1523                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
1524                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
1525                  */
1526                 pass = spa_sync_pass(spa);
1527
1528                 ASSERT(zio->io_txg == spa_syncing_txg(spa));
1529                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1530                 ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp));
1531
1532                 if (pass >= zfs_sync_pass_dont_compress)
1533                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1534
1535                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
1536                 ASSERT(BP_IS_EMBEDDED(bp) || MIN(zp->zp_copies + BP_IS_GANG(bp),
1537                     spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
1538         }
1539
1540         /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
1541         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF &&
1542             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
1543                 void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
1544                 psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
1545                 if (psize == 0 || psize == lsize) {
1546                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1547                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1548                 } else if (!zp->zp_dedup && !zp->zp_encrypt &&
1549                     psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
1550                     zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
1551                     spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
1552                         encode_embedded_bp_compressed(bp,
1553                             cbuf, compress, lsize, psize);
1554                         BPE_SET_ETYPE(bp, BP_EMBEDDED_TYPE_DATA);
1555                         BP_SET_TYPE(bp, zio->io_prop.zp_type);
1556                         BP_SET_LEVEL(bp, zio->io_prop.zp_level);
1557                         zio_buf_free(cbuf, lsize);
1558                         bp->blk_birth = zio->io_txg;
1559                         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1560                         ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
1561                             SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
1562                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1563                 } else {
1564                         /*
1565                          * Round up compressed size up to the ashift
1566                          * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
1567                          * This ensures that the compressed size of the BP
1568                          * (and thus compressratio property) are correct,
1569                          * in that we charge for the padding used to fill out
1570                          * the last sector.
1571                          */
1572                         ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
1573                         size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
1574                             1ULL << spa->spa_min_ashift);
1575                         if (rounded >= lsize) {
1576                                 compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1577                                 zio_buf_free(cbuf, lsize);
1578                                 psize = lsize;
1579                         } else {
1580                                 abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
1581                                 abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
1582                                 abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
1583                                 psize = rounded;
1584                                 zio_push_transform(zio, cdata,
1585                                     psize, lsize, NULL);
1586                         }
1587                 }
1588
1589                 /*
1590                  * We were unable to handle this as an override bp, treat
1591                  * it as a regular write I/O.
1592                  */
1593                 zio->io_bp_override = NULL;
1594                 *bp = zio->io_bp_orig;
1595                 zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
1596
1597         } else if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) != 0 &&
1598             zp->zp_type == DMU_OT_DNODE) {
1599                 /*
1600                  * The DMU actually relies on the zio layer's compression
1601                  * to free metadnode blocks that have had all contained
1602                  * dnodes freed. As a result, even when doing a raw
1603                  * receive, we must check whether the block can be compressed
1604                  * to a hole.
1605                  */
1606                 psize = zio_compress_data(ZIO_COMPRESS_EMPTY,
1607                     zio->io_abd, NULL, lsize);
1608                 if (psize == 0)
1609                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1610         } else {
1611                 ASSERT3U(psize, !=, 0);
1612         }
1613
1614         /*
1615          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
1616          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
1617          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
1618          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
1619          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
1620          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
1621          */
1622         if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
1623             BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
1624             pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
1625                 ASSERT(psize != 0);
1626                 enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
1627                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
1628                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
1629         } else {
1630                 BP_ZERO(bp);
1631                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
1632         }
1633
1634         if (psize == 0) {
1635                 if (zio->io_bp_orig.blk_birth != 0 &&
1636                     spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_HOLE_BIRTH)) {
1637                         BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1638                         BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1639                         BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1640                         BP_SET_BIRTH(bp, zio->io_txg, 0);
1641                 }
1642                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1643         } else {
1644                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
1645                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
1646                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
1647                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
1648                 BP_SET_PSIZE(bp, psize);
1649                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
1650                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
1651                 BP_SET_DEDUP(bp, zp->zp_dedup);
1652                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1653                 if (zp->zp_dedup) {
1654                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1655                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1656                         ASSERT(!zp->zp_encrypt ||
1657                             DMU_OT_IS_ENCRYPTED(zp->zp_type));
1658                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
1659                 }
1660                 if (zp->zp_nopwrite) {
1661                         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1662                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
1663                         zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
1664                 }
1665         }
1666         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1667 }
1668
1669 static int
1670 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
1671 {
1672         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1673
1674         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1675                 if (BP_GET_DEDUP(bp))
1676                         zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
1677         }
1678
1679         ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
1680
1681         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1682 }
1683
1684 /*
1685  * ==========================================================================
1686  * Execute the I/O pipeline
1687  * ==========================================================================
1688  */
1689
1690 static void
1691 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
1692 {
1693         spa_t *spa = zio->io_spa;
1694         zio_type_t t = zio->io_type;
1695         int flags = (cutinline ? TQ_FRONT : 0);
1696
1697         /*
1698          * If we're a config writer or a probe, the normal issue and
1699          * interrupt threads may all be blocked waiting for the config lock.
1700          * In this case, select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
1701          */
1702         if (zio->io_flags & (ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER | ZIO_FLAG_PROBE))
1703                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1704
1705         /*
1706          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
1707          */
1708         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
1709                 t = ZIO_TYPE_NULL;
1710
1711         /*
1712          * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
1713          * available.
1714          */
1715         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
1716             spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
1717                 q++;
1718
1719         ASSERT3U(q, <, ZIO_TASKQ_TYPES);
1720
1721         /*
1722          * NB: We are assuming that the zio can only be dispatched
1723          * to a single taskq at a time.  It would be a grievous error
1724          * to dispatch the zio to another taskq at the same time.
1725          */
1726         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
1727         spa_taskq_dispatch_ent(spa, t, q, (task_func_t *)zio_execute, zio,
1728             flags, &zio->io_tqent);
1729 }
1730
1731 static boolean_t
1732 zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
1733 {
1734         kthread_t *executor = zio->io_executor;
1735         spa_t *spa = zio->io_spa;
1736
1737         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
1738                 spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
1739                 uint_t i;
1740                 for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
1741                         if (taskq_member(tqs->stqs_taskq[i], executor))
1742                                 return (B_TRUE);
1743                 }
1744         }
1745
1746         return (B_FALSE);
1747 }
1748
1749 static int
1750 zio_issue_async(zio_t *zio)
1751 {
1752         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
1753
1754         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1755 }
1756
1757 void
1758 zio_interrupt(zio_t *zio)
1759 {
1760         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
1761 }
1762
1763 void
1764 zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
1765 {
1766         /*
1767          * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
1768          * rather than trying to implement the function, the zio delay
1769          * functionality has been disabled for userspace builds.
1770          */
1771
1772 #ifdef _KERNEL
1773         /*
1774          * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
1775          * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
1776          * delay; issuing it directly to the zio layer.
1777          */
1778         if (zio->io_target_timestamp != 0) {
1779                 hrtime_t now = gethrtime();
1780
1781                 if (now >= zio->io_target_timestamp) {
1782                         /*
1783                          * This IO has already taken longer than the target
1784                          * delay to complete, so we don't want to delay it
1785                          * any longer; we "miss" the delay and issue it
1786                          * directly to the zio layer. This is likely due to
1787                          * the target latency being set to a value less than
1788                          * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
1789                          * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
1790                          * IO request).
1791                          */
1792
1793                         DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
1794                             hrtime_t, now);
1795
1796                         zio_interrupt(zio);
1797                 } else {
1798                         taskqid_t tid;
1799                         hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
1800                         clock_t expire_at_tick = ddi_get_lbolt() +
1801                             NSEC_TO_TICK(diff);
1802
1803                         DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
1804                             hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
1805
1806                         if (NSEC_TO_TICK(diff) == 0) {
1807                                 /* Our delay is less than a jiffy - just spin */
1808                                 zfs_sleep_until(zio->io_target_timestamp);
1809                         } else {
1810                                 /*
1811                                  * Use taskq_dispatch_delay() in the place of
1812                                  * OpenZFS's timeout_generic().
1813                                  */
1814                                 tid = taskq_dispatch_delay(system_taskq,
1815                                     (task_func_t *)zio_interrupt,
1816                                     zio, TQ_NOSLEEP, expire_at_tick);
1817                                 if (tid == TASKQID_INVALID) {
1818                                         /*
1819                                          * Couldn't allocate a task.  Just
1820                                          * finish the zio without a delay.
1821                                          */
1822                                         zio_interrupt(zio);
1823                                 }
1824                         }
1825                 }
1826                 return;
1827         }
1828 #endif
1829         DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
1830         zio_interrupt(zio);
1831 }
1832
1833 static void
1834 zio_deadman_impl(zio_t *pio)
1835 {
1836         zio_t *cio, *cio_next;
1837         zio_link_t *zl = NULL;
1838         vdev_t *vd = pio->io_vd;
1839
1840         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1841                 vdev_queue_t *vq = &vd->vdev_queue;
1842                 zbookmark_phys_t *zb = &pio->io_bookmark;
1843                 uint64_t delta = gethrtime() - pio->io_timestamp;
1844                 uint64_t failmode = spa_get_deadman_failmode(pio->io_spa);
1845
1846                 zfs_dbgmsg("slow zio: zio=%p timestamp=%llu "
1847                     "delta=%llu queued=%llu io=%llu "
1848                     "path=%s last=%llu "
1849                     "type=%d priority=%d flags=0x%x "
1850                     "stage=0x%x pipeline=0x%x pipeline-trace=0x%x "
1851                     "objset=%llu object=%llu level=%llu blkid=%llu "
1852                     "offset=%llu size=%llu error=%d",
1853                     pio, pio->io_timestamp,
1854                     delta, pio->io_delta, pio->io_delay,
1855                     vd->vdev_path, vq->vq_io_complete_ts,
1856                     pio->io_type, pio->io_priority, pio->io_flags,
1857                     pio->io_state, pio->io_pipeline, pio->io_pipeline_trace,
1858                     zb->zb_objset, zb->zb_object, zb->zb_level, zb->zb_blkid,
1859                     pio->io_offset, pio->io_size, pio->io_error);
1860                 zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DEADMAN,
1861                     pio->io_spa, vd, zb, pio, 0, 0);
1862
1863                 if (failmode == ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE &&
1864                     taskq_empty_ent(&pio->io_tqent)) {
1865                         zio_interrupt(pio);
1866                 }
1867         }
1868
1869         mutex_enter(&pio->io_lock);
1870         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
1871                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
1872                 zio_deadman_impl(cio);
1873         }
1874         mutex_exit(&pio->io_lock);
1875 }
1876
1877 /*
1878  * Log the critical information describing this zio and all of its children
1879  * using the zfs_dbgmsg() interface then post deadman event for the ZED.
1880  */
1881 void
1882 zio_deadman(zio_t *pio, char *tag)
1883 {
1884         spa_t *spa = pio->io_spa;
1885         char *name = spa_name(spa);
1886
1887         if (!zfs_deadman_enabled || spa_suspended(spa))
1888                 return;
1889
1890         zio_deadman_impl(pio);
1891
1892         switch (spa_get_deadman_failmode(spa)) {
1893         case ZIO_FAILURE_MODE_WAIT:
1894                 zfs_dbgmsg("%s waiting for hung I/O to pool '%s'", tag, name);
1895                 break;
1896
1897         case ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE:
1898                 zfs_dbgmsg("%s restarting hung I/O for pool '%s'", tag, name);
1899                 break;
1900
1901         case ZIO_FAILURE_MODE_PANIC:
1902                 fm_panic("%s determined I/O to pool '%s' is hung.", tag, name);
1903                 break;
1904         }
1905 }
1906
1907 /*
1908  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
1909  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
1910  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
1911  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
1912  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
1913  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
1914  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
1915  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait_io().
1916  *
1917  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
1918  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
1919  */
1920 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[];
1921
1922 /*
1923  * zio_execute() is a wrapper around the static function
1924  * __zio_execute() so that we can force  __zio_execute() to be
1925  * inlined.  This reduces stack overhead which is important
1926  * because __zio_execute() is called recursively in several zio
1927  * code paths.  zio_execute() itself cannot be inlined because
1928  * it is externally visible.
1929  */
1930 void
1931 zio_execute(zio_t *zio)
1932 {
1933         fstrans_cookie_t cookie;
1934
1935         cookie = spl_fstrans_mark();
1936         __zio_execute(zio);
1937         spl_fstrans_unmark(cookie);
1938 }
1939
1940 /*
1941  * Used to determine if in the current context the stack is sized large
1942  * enough to allow zio_execute() to be called recursively.  A minimum
1943  * stack size of 16K is required to avoid needing to re-dispatch the zio.
1944  */
1945 boolean_t
1946 zio_execute_stack_check(zio_t *zio)
1947 {
1948 #if !defined(HAVE_LARGE_STACKS)
1949         dsl_pool_t *dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
1950
1951         /* Executing in txg_sync_thread() context. */
1952         if (dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread)
1953                 return (B_TRUE);
1954
1955         /* Pool initialization outside of zio_taskq context. */
1956         if (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
1957             !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE) &&
1958             !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE_HIGH))
1959                 return (B_TRUE);
1960 #endif /* HAVE_LARGE_STACKS */
1961
1962         return (B_FALSE);
1963 }
1964
1965 __attribute__((always_inline))
1966 static inline void
1967 __zio_execute(zio_t *zio)
1968 {
1969         zio->io_executor = curthread;
1970
1971         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
1972
1973         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
1974                 enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
1975                 enum zio_stage stage = zio->io_stage;
1976                 int rv;
1977
1978                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
1979                 ASSERT(ISP2(stage));
1980                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
1981
1982                 do {
1983                         stage <<= 1;
1984                 } while ((stage & pipeline) == 0);
1985
1986                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
1987
1988                 /*
1989                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
1990                  * will grab a config lock that is held across I/O,
1991                  * or may wait for an I/O that needs an interrupt thread
1992                  * to complete, issue async to avoid deadlock.
1993                  *
1994                  * For VDEV_IO_START, we cut in line so that the io will
1995                  * be sent to disk promptly.
1996                  */
1997                 if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
1998                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
1999                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
2000                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
2001                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
2002                         return;
2003                 }
2004
2005                 /*
2006                  * If the current context doesn't have large enough stacks
2007                  * the zio must be issued asynchronously to prevent overflow.
2008                  */
2009                 if (zio_execute_stack_check(zio)) {
2010                         boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
2011                             zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
2012                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
2013                         return;
2014                 }
2015
2016                 zio->io_stage = stage;
2017                 zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
2018                 rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
2019
2020                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
2021                         return;
2022
2023                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2024         }
2025 }
2026
2027
2028 /*
2029  * ==========================================================================
2030  * Initiate I/O, either sync or async
2031  * ==========================================================================
2032  */
2033 int
2034 zio_wait(zio_t *zio)
2035 {
2036         long timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_ziotime_ms);
2037         int error;
2038
2039         ASSERT3S(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
2040         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
2041
2042         zio->io_waiter = curthread;
2043         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
2044         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2045
2046         __zio_execute(zio);
2047
2048         mutex_enter(&zio->io_lock);
2049         while (zio->io_executor != NULL) {
2050                 error = cv_timedwait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock,
2051                     ddi_get_lbolt() + timeout);
2052
2053                 if (zfs_deadman_enabled && error == -1 &&
2054                     gethrtime() - zio->io_queued_timestamp >
2055                     spa_deadman_ziotime(zio->io_spa)) {
2056                         mutex_exit(&zio->io_lock);
2057                         timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_checktime_ms);
2058                         zio_deadman(zio, FTAG);
2059                         mutex_enter(&zio->io_lock);
2060                 }
2061         }
2062         mutex_exit(&zio->io_lock);
2063
2064         error = zio->io_error;
2065         zio_destroy(zio);
2066
2067         return (error);
2068 }
2069
2070 void
2071 zio_nowait(zio_t *zio)
2072 {
2073         ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
2074
2075         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
2076             zio_unique_parent(zio) == NULL) {
2077                 zio_t *pio;
2078
2079                 /*
2080                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
2081                  * We add it to the spa_async_root_zio "Godfather" I/O which
2082                  * will ensure they complete prior to unloading the pool.
2083                  */
2084                 spa_t *spa = zio->io_spa;
2085                 kpreempt_disable();
2086                 pio = spa->spa_async_zio_root[CPU_SEQID];
2087                 kpreempt_enable();
2088
2089                 zio_add_child(pio, zio);
2090         }
2091
2092         ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
2093         zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2094         __zio_execute(zio);
2095 }
2096
2097 /*
2098  * ==========================================================================
2099  * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
2100  * ==========================================================================
2101  */
2102
2103 static void
2104 zio_reexecute(zio_t *pio)
2105 {
2106         zio_t *cio, *cio_next;
2107
2108         ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2109         ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
2110         ASSERT(pio->io_gang_leader == NULL);
2111         ASSERT(pio->io_gang_tree == NULL);
2112
2113         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
2114         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
2115         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
2116         pio->io_reexecute = 0;
2117         pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
2118         pio->io_pipeline_trace = 0;
2119         pio->io_error = 0;
2120         for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2121                 pio->io_state[w] = 0;
2122         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2123                 pio->io_child_error[c] = 0;
2124
2125         if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
2126                 BP_ZERO(pio->io_bp);
2127
2128         /*
2129          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
2130          * New children go to the head of pio's io_child_list, however,
2131          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
2132          * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
2133          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
2134          */
2135         zio_link_t *zl = NULL;
2136         mutex_enter(&pio->io_lock);
2137         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
2138                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
2139                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2140                         pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
2141                 mutex_exit(&pio->io_lock);
2142                 zio_reexecute(cio);
2143                 mutex_enter(&pio->io_lock);
2144         }
2145         mutex_exit(&pio->io_lock);
2146
2147         /*
2148          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
2149          * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
2150          * responsibility of the caller to wait on it.
2151          */
2152         if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
2153                 pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
2154                 __zio_execute(pio);
2155         }
2156 }
2157
2158 void
2159 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio, zio_suspend_reason_t reason)
2160 {
2161         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
2162                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
2163                     "failure and the failure mode property for this pool "
2164                     "is set to panic.", spa_name(spa));
2165
2166         cmn_err(CE_WARN, "Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
2167             "failure and has been suspended.\n", spa_name(spa));
2168
2169         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL,
2170             NULL, NULL, 0, 0);
2171
2172         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2173
2174         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
2175                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL,
2176                     ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
2177                     ZIO_FLAG_GODFATHER);
2178
2179         spa->spa_suspended = reason;
2180
2181         if (zio != NULL) {
2182                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
2183                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
2184                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2185                 ASSERT(zio_unique_parent(zio) == NULL);
2186                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
2187                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
2188         }
2189
2190         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2191 }
2192
2193 int
2194 zio_resume(spa_t *spa)
2195 {
2196         zio_t *pio;
2197
2198         /*
2199          * Reexecute all previously suspended i/o.
2200          */
2201         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2202         spa->spa_suspended = ZIO_SUSPEND_NONE;
2203         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
2204         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
2205         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
2206         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2207
2208         if (pio == NULL)
2209                 return (0);
2210
2211         zio_reexecute(pio);
2212         return (zio_wait(pio));
2213 }
2214
2215 void
2216 zio_resume_wait(spa_t *spa)
2217 {
2218         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
2219         while (spa_suspended(spa))
2220                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
2221         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
2222 }
2223
2224 /*
2225  * ==========================================================================
2226  * Gang blocks.
2227  *
2228  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
2229  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
2230  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
2231  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
2232  * block from smaller fragments.
2233  *
2234  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
2235  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
2236  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
2237  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
2238  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
2239  *
2240  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
2241  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
2242  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
2243  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
2244  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
2245  *
2246  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
2247  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
2248  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
2249  * The root of the gang tree is called the gang leader.
2250  *
2251  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
2252  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
2253  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
2254  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
2255  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
2256  * bps for every constituent of the gang block.
2257  *
2258  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
2259  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
2260  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
2261  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
2262  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
2263  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
2264  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
2265  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
2266  * gang header's blk_cksum as described above.
2267  *
2268  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
2269  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
2270  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
2271  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
2272  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
2273  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
2274  *
2275  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
2276  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
2277  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
2278  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
2279  *
2280  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
2281  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
2282  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
2283  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
2284  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
2285  *
2286  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
2287  * ==========================================================================
2288  */
2289
2290 static void
2291 zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
2292 {
2293         abd_put(zio->io_abd);
2294 }
2295
2296 static zio_t *
2297 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2298     uint64_t offset)
2299 {
2300         if (gn != NULL)
2301                 return (pio);
2302
2303         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
2304             BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
2305             NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2306             &pio->io_bookmark));
2307 }
2308
2309 static zio_t *
2310 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2311     uint64_t offset)
2312 {
2313         zio_t *zio;
2314
2315         if (gn != NULL) {
2316                 abd_t *gbh_abd =
2317                     abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2318                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2319                     gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
2320                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
2321                     &pio->io_bookmark);
2322                 /*
2323                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
2324                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
2325                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
2326                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
2327                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
2328                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
2329                  * this is just good hygiene.)
2330                  */
2331                 if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
2332                         abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
2333
2334                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
2335                             buf, BP_GET_PSIZE(bp));
2336
2337                         abd_put(buf);
2338                 }
2339                 /*
2340                  * If we are here to damage data for testing purposes,
2341                  * leave the GBH alone so that we can detect the damage.
2342                  */
2343                 if (pio->io_gang_leader->io_flags & ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE)
2344                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
2345         } else {
2346                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2347                     abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
2348                     zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
2349                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2350         }
2351
2352         return (zio);
2353 }
2354
2355 /* ARGSUSED */
2356 static zio_t *
2357 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2358     uint64_t offset)
2359 {
2360         return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2361             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2362 }
2363
2364 /* ARGSUSED */
2365 static zio_t *
2366 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
2367     uint64_t offset)
2368 {
2369         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
2370             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
2371 }
2372
2373 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
2374         NULL,
2375         zio_read_gang,
2376         zio_rewrite_gang,
2377         zio_free_gang,
2378         zio_claim_gang,
2379         NULL
2380 };
2381
2382 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
2383
2384 static zio_gang_node_t *
2385 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
2386 {
2387         zio_gang_node_t *gn;
2388
2389         ASSERT(*gnpp == NULL);
2390
2391         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
2392         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
2393         *gnpp = gn;
2394
2395         return (gn);
2396 }
2397
2398 static void
2399 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2400 {
2401         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2402
2403         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2404                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
2405
2406         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2407         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
2408         *gnpp = NULL;
2409 }
2410
2411 static void
2412 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
2413 {
2414         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
2415
2416         if (gn == NULL)
2417                 return;
2418
2419         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
2420                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
2421
2422         zio_gang_node_free(gnpp);
2423 }
2424
2425 static void
2426 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
2427 {
2428         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2429         abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2430
2431         ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
2432         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
2433
2434         zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2435             zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
2436             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
2437 }
2438
2439 static void
2440 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
2441 {
2442         zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
2443         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
2444         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2445
2446         ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
2447         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
2448
2449         if (zio->io_error)
2450                 return;
2451
2452         /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
2453         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
2454                 byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
2455
2456         ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
2457         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
2458         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2459
2460         abd_put(zio->io_abd);
2461
2462         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2463                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2464                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
2465                         continue;
2466                 zio_gang_tree_assemble(gio, gbp, &gn->gn_child[g]);
2467         }
2468 }
2469
2470 static void
2471 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
2472     uint64_t offset)
2473 {
2474         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2475         zio_t *zio;
2476
2477         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
2478         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
2479         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == gio->io_gang_tree);
2480
2481         /*
2482          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
2483          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
2484          */
2485         zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
2486
2487         if (gn != NULL) {
2488                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
2489
2490                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
2491                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
2492                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
2493                                 continue;
2494                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
2495                             offset);
2496                         offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
2497                 }
2498         }
2499
2500         if (gn == gio->io_gang_tree)
2501                 ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
2502
2503         if (zio != pio)
2504                 zio_nowait(zio);
2505 }
2506
2507 static int
2508 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
2509 {
2510         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2511
2512         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == NULL);
2513         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2514
2515         zio->io_gang_leader = zio;
2516
2517         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
2518
2519         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2520 }
2521
2522 static int
2523 zio_gang_issue(zio_t *zio)
2524 {
2525         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2526
2527         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2528                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2529         }
2530
2531         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
2532         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
2533
2534         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
2535                 zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
2536                     0);
2537         else
2538                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2539
2540         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2541
2542         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2543 }
2544
2545 static void
2546 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
2547 {
2548         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2549         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
2550         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
2551         uint64_t asize;
2552         ASSERTV(zio_t *gio = zio->io_gang_leader);
2553
2554         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
2555                 return;
2556
2557         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
2558
2559         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
2560         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, ==, gio->io_prop.zp_copies);
2561         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
2562         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_copies, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2563         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
2564
2565         mutex_enter(&pio->io_lock);
2566         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
2567                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
2568                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
2569                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
2570                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
2571         }
2572         mutex_exit(&pio->io_lock);
2573 }
2574
2575 static void
2576 zio_write_gang_done(zio_t *zio)
2577 {
2578         abd_put(zio->io_abd);
2579 }
2580
2581 static int
2582 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
2583 {
2584         spa_t *spa = pio->io_spa;
2585         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
2586         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
2587         zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
2588         zio_t *zio;
2589         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
2590         zio_gbh_phys_t *gbh;
2591         abd_t *gbh_abd;
2592         uint64_t txg = pio->io_txg;
2593         uint64_t resid = pio->io_size;
2594         uint64_t lsize;
2595         int copies = gio->io_prop.zp_copies;
2596         int gbh_copies;
2597         zio_prop_t zp;
2598         int error;
2599
2600         /*
2601          * encrypted blocks need DVA[2] free so encrypted gang headers can't
2602          * have a third copy.
2603          */
2604         gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
2605         if (gio->io_prop.zp_encrypt && gbh_copies >= SPA_DVAS_PER_BP)
2606                 gbh_copies = SPA_DVAS_PER_BP - 1;
2607
2608         int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
2609         if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2610                 ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2611                 ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2612
2613                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
2614                 VERIFY(refcount_held(&mc->mc_alloc_slots, pio));
2615
2616                 /*
2617                  * The logical zio has already placed a reservation for
2618                  * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
2619                  * additional copies. These additional copies
2620                  * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
2621                  * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
2622                  * additional reservations for gang blocks.
2623                  */
2624                 VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
2625                     pio, flags));
2626         }
2627
2628         error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2629             bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
2630             &pio->io_alloc_list, pio);
2631         if (error) {
2632                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2633                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2634                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2635
2636                         /*
2637                          * If we failed to allocate the gang block header then
2638                          * we remove any additional allocation reservations that
2639                          * we placed here. The original reservation will
2640                          * be removed when the logical I/O goes to the ready
2641                          * stage.
2642                          */
2643                         metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
2644                             gbh_copies - copies, pio);
2645                 }
2646
2647                 pio->io_error = error;
2648                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2649         }
2650
2651         if (pio == gio) {
2652                 gnpp = &gio->io_gang_tree;
2653         } else {
2654                 gnpp = pio->io_private;
2655                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
2656         }
2657
2658         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
2659         gbh = gn->gn_gbh;
2660         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2661         gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
2662
2663         /*
2664          * Create the gang header.
2665          */
2666         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
2667             zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
2668             ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2669
2670         /*
2671          * Create and nowait the gang children.
2672          */
2673         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
2674                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
2675                     SPA_MINBLOCKSIZE);
2676                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
2677
2678                 zp.zp_checksum = gio->io_prop.zp_checksum;
2679                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
2680                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
2681                 zp.zp_level = 0;
2682                 zp.zp_copies = gio->io_prop.zp_copies;
2683                 zp.zp_dedup = B_FALSE;
2684                 zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
2685                 zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
2686                 zp.zp_encrypt = gio->io_prop.zp_encrypt;
2687                 zp.zp_byteorder = gio->io_prop.zp_byteorder;
2688                 bzero(zp.zp_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
2689                 bzero(zp.zp_iv, ZIO_DATA_IV_LEN);
2690                 bzero(zp.zp_mac, ZIO_DATA_MAC_LEN);
2691
2692                 zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
2693                     abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size - resid), lsize,
2694                     lsize, &zp, zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
2695                     zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
2696                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
2697
2698                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
2699                         ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
2700                         ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
2701
2702                         /*
2703                          * Gang children won't throttle but we should
2704                          * account for their work, so reserve an allocation
2705                          * slot for them here.
2706                          */
2707                         VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
2708                             zp.zp_copies, cio, flags));
2709                 }
2710                 zio_nowait(cio);
2711         }
2712
2713         /*
2714          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
2715          */
2716         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2717
2718         /*
2719          * We didn't allocate this bp, so make sure it doesn't get unmarked.
2720          */
2721         pio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_FASTWRITE;
2722
2723         zio_nowait(zio);
2724
2725         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2726 }
2727
2728 /*
2729  * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
2730  * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
2731  * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
2732  * mutually exclusive with dedup.
2733  *
2734  * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
2735  * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
2736  * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
2737  * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
2738  * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
2739  * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
2740  * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
2741  * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
2742  * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
2743  * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
2744  * themselves remain secret.
2745  */
2746 static int
2747 zio_nop_write(zio_t *zio)
2748 {
2749         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2750         blkptr_t *bp_orig = &zio->io_bp_orig;
2751         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
2752
2753         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0);
2754         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
2755         ASSERT(zp->zp_nopwrite);
2756         ASSERT(!zp->zp_dedup);
2757         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
2758         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2759
2760         /*
2761          * Check to see if the original bp and the new bp have matching
2762          * characteristics (i.e. same checksum, compression algorithms, etc).
2763          * If they don't then just continue with the pipeline which will
2764          * allocate a new bp.
2765          */
2766         if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
2767             !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
2768             ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
2769             BP_IS_ENCRYPTED(bp) || BP_IS_ENCRYPTED(bp_orig) ||
2770             BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
2771             BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
2772             BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
2773             zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
2774                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2775
2776         /*
2777          * If the checksums match then reset the pipeline so that we
2778          * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
2779          */
2780         if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
2781                 ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
2782                     ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
2783                 ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
2784                 ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
2785                 ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
2786                 ASSERT(bcmp(&bp->blk_prop, &bp_orig->blk_prop,
2787                     sizeof (uint64_t)) == 0);
2788
2789                 *bp = *bp_orig;
2790                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2791                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
2792         }
2793
2794         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2795 }
2796
2797 /*
2798  * ==========================================================================
2799  * Dedup
2800  * ==========================================================================
2801  */
2802 static void
2803 zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
2804 {
2805         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2806         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
2807         ddt_phys_t *ddp;
2808         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
2809
2810         mutex_enter(&pio->io_lock);
2811         ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
2812         if (zio->io_error == 0)
2813                 ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
2814
2815         if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
2816                 dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
2817         else
2818                 abd_free(zio->io_abd);
2819         mutex_exit(&pio->io_lock);
2820 }
2821
2822 static int
2823 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
2824 {
2825         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2826
2827         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2828         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2829         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2830
2831         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2832                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2833                 ddt_entry_t *dde = ddt_repair_start(ddt, bp);
2834                 ddt_phys_t *ddp = dde->dde_phys;
2835                 ddt_phys_t *ddp_self = ddt_phys_select(dde, bp);
2836                 blkptr_t blk;
2837
2838                 ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2839                 zio->io_vsd = dde;
2840
2841                 if (ddp_self == NULL)
2842                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2843
2844                 for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
2845                         if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
2846                                 continue;
2847                         ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
2848                             &blk);
2849                         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
2850                             abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
2851                             zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
2852                             zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
2853                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
2854                 }
2855                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2856         }
2857
2858         zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
2859             zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
2860             ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
2861
2862         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2863 }
2864
2865 static int
2866 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
2867 {
2868         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2869
2870         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
2871                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2872         }
2873
2874         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
2875         ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
2876         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2877
2878         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT]) {
2879                 ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
2880                 ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
2881                 if (ddt == NULL) {
2882                         ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
2883                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2884                 }
2885                 if (dde == NULL) {
2886                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
2887                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
2888                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2889                 }
2890                 if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
2891                         abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
2892                             zio->io_size);
2893                         zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
2894                 }
2895                 ddt_repair_done(ddt, dde);
2896                 zio->io_vsd = NULL;
2897         }
2898
2899         ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
2900
2901         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2902 }
2903
2904 static boolean_t
2905 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
2906 {
2907         spa_t *spa = zio->io_spa;
2908         boolean_t do_raw = !!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
2909
2910         ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
2911
2912         /*
2913          * Note: we compare the original data, not the transformed data,
2914          * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
2915          * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
2916          * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
2917          * However, we should never get a raw, override zio so in these
2918          * cases we can compare the io_abd directly. This is useful because
2919          * it allows us to do dedup verification even if we don't have access
2920          * to the original data (for instance, if the encryption keys aren't
2921          * loaded).
2922          */
2923
2924         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2925                 zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
2926
2927                 if (lio != NULL && do_raw) {
2928                         return (lio->io_size != zio->io_size ||
2929                             abd_cmp(zio->io_abd, lio->io_abd) != 0);
2930                 } else if (lio != NULL) {
2931                         return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
2932                             abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd) != 0);
2933                 }
2934         }
2935
2936         for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
2937                 ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
2938
2939                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0 && do_raw) {
2940                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2941                         uint64_t psize;
2942                         abd_t *tmpabd;
2943                         int error;
2944
2945                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2946                         psize = BP_GET_PSIZE(&blk);
2947
2948                         if (psize != zio->io_size)
2949                                 return (B_TRUE);
2950
2951                         ddt_exit(ddt);
2952
2953                         tmpabd = abd_alloc_for_io(psize, B_TRUE);
2954
2955                         error = zio_wait(zio_read(NULL, spa, &blk, tmpabd,
2956                             psize, NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2957                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
2958                             ZIO_FLAG_RAW, &zio->io_bookmark));
2959
2960                         if (error == 0) {
2961                                 if (abd_cmp(tmpabd, zio->io_abd) != 0)
2962                                         error = SET_ERROR(ENOENT);
2963                         }
2964
2965                         abd_free(tmpabd);
2966                         ddt_enter(ddt);
2967                         return (error != 0);
2968                 } else if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
2969                         arc_buf_t *abuf = NULL;
2970                         arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
2971                         blkptr_t blk = *zio->io_bp;
2972                         int error;
2973
2974                         ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
2975
2976                         if (BP_GET_LSIZE(&blk) != zio->io_orig_size)
2977                                 return (B_TRUE);
2978
2979                         ddt_exit(ddt);
2980
2981                         error = arc_read(NULL, spa, &blk,
2982                             arc_getbuf_func, &abuf, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
2983                             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE,
2984                             &aflags, &zio->io_bookmark);
2985
2986                         if (error == 0) {
2987                                 if (abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
2988                                     zio->io_orig_size) != 0)
2989                                         error = SET_ERROR(ENOENT);
2990                                 arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
2991                         }
2992
2993                         ddt_enter(ddt);
2994                         return (error != 0);
2995                 }
2996         }
2997
2998         return (B_FALSE);
2999 }
3000
3001 static void
3002 zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
3003 {
3004         int p = zio->io_prop.zp_copies;
3005         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
3006         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3007         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3008         zio_t *pio;
3009
3010         if (zio->io_error)
3011                 return;
3012
3013         ddt_enter(ddt);
3014
3015         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3016
3017         ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
3018
3019         zio_link_t *zl = NULL;
3020         while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
3021                 ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
3022
3023         ddt_exit(ddt);
3024 }
3025
3026 static void
3027 zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
3028 {
3029         int p = zio->io_prop.zp_copies;
3030         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, zio->io_bp);
3031         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3032         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3033
3034         ddt_enter(ddt);
3035
3036         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
3037         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3038         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
3039
3040         if (zio->io_error == 0) {
3041                 zio_link_t *zl = NULL;
3042                 while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
3043                         ddt_phys_addref(ddp);
3044         } else {
3045                 ddt_phys_clear(ddp);
3046         }
3047
3048         ddt_exit(ddt);
3049 }
3050
3051 static void
3052 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
3053 {
3054         int p = DDT_PHYS_DITTO;
3055         ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
3056         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3057         ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
3058         ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
3059         ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
3060         ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
3061
3062         ddt_enter(ddt);
3063
3064         ASSERT(ddp->ddp_refcnt == 0);
3065         ASSERT(dde->dde_lead_zio[p] == zio);
3066         dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
3067
3068         if (zio->io_error == 0) {
3069                 ASSERT(ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, ddk->ddk_cksum));
3070                 ASSERT(zp->zp_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
3071                 ASSERT(zp->zp_copies == BP_GET_NDVAS(bp) - BP_IS_GANG(bp));
3072                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
3073                         ddt_phys_free(ddt, ddk, ddp, zio->io_txg);
3074                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
3075         }
3076
3077         ddt_exit(ddt);
3078 }
3079
3080 static int
3081 zio_ddt_write(zio_t *zio)
3082 {
3083         spa_t *spa = zio->io_spa;
3084         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3085         uint64_t txg = zio->io_txg;
3086         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
3087         int p = zp->zp_copies;
3088         int ditto_copies;
3089         zio_t *cio = NULL;
3090         zio_t *dio = NULL;
3091         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
3092         ddt_entry_t *dde;
3093         ddt_phys_t *ddp;
3094
3095         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3096         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
3097         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
3098         ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
3099
3100         ddt_enter(ddt);
3101         dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
3102         ddp = &dde->dde_phys[p];
3103
3104         if (zp->zp_dedup_verify && zio_ddt_collision(zio, ddt, dde)) {
3105                 /*
3106                  * If we're using a weak checksum, upgrade to a strong checksum
3107                  * and try again.  If we're already using a strong checksum,
3108                  * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
3109                  * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
3110                  */
3111                 if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
3112                     ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
3113                         zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
3114                         zio_pop_transforms(zio);
3115                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
3116                         BP_ZERO(bp);
3117                 } else {
3118                         zp->zp_dedup = B_FALSE;
3119                 }
3120                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
3121                 ddt_exit(ddt);
3122                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3123         }
3124
3125         ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
3126         ASSERT(ditto_copies < SPA_DVAS_PER_BP);
3127
3128         if (ditto_copies > ddt_ditto_copies_present(dde) &&
3129             dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] == NULL) {
3130                 zio_prop_t czp = *zp;
3131
3132                 czp.zp_copies = ditto_copies;
3133
3134                 /*
3135                  * If we arrived here with an override bp, we won't have run
3136                  * the transform stack, so we won't have the data we need to
3137                  * generate a child i/o.  So, toss the override bp and restart.
3138                  * This is safe, because using the override bp is just an
3139                  * optimization; and it's rare, so the cost doesn't matter.
3140                  */
3141                 if (zio->io_bp_override) {
3142                         zio_pop_transforms(zio);
3143                         zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
3144                         zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
3145                         zio->io_bp_override = NULL;
3146                         BP_ZERO(bp);
3147                         ddt_exit(ddt);
3148                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3149                 }
3150
3151                 dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
3152                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
3153                     NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
3154                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
3155
3156                 zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
3157                 dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
3158         }
3159
3160         if (ddp->ddp_phys_birth != 0 || dde->dde_lead_zio[p] != NULL) {
3161                 if (ddp->ddp_phys_birth != 0)
3162                         ddt_bp_fill(ddp, bp, txg);
3163                 if (dde->dde_lead_zio[p] != NULL)
3164                         zio_add_child(zio, dde->dde_lead_zio[p]);
3165                 else
3166                         ddt_phys_addref(ddp);
3167         } else if (zio->io_bp_override) {
3168                 ASSERT(bp->blk_birth == txg);
3169                 ASSERT(BP_EQUAL(bp, zio->io_bp_override));
3170                 ddt_phys_fill(ddp, bp);
3171                 ddt_phys_addref(ddp);
3172         } else {
3173                 cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
3174                     zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
3175                     zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
3176                     zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
3177                     ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
3178
3179                 zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
3180                 dde->dde_lead_zio[p] = cio;
3181         }
3182
3183         ddt_exit(ddt);
3184
3185         if (cio)
3186                 zio_nowait(cio);
3187         if (dio)
3188                 zio_nowait(dio);
3189
3190         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3191 }
3192
3193 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
3194
3195 static int
3196 zio_ddt_free(zio_t *zio)
3197 {
3198         spa_t *spa = zio->io_spa;
3199         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3200         ddt_t *ddt = ddt_select(spa, bp);
3201         ddt_entry_t *dde;
3202         ddt_phys_t *ddp;
3203
3204         ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
3205         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
3206
3207         ddt_enter(ddt);
3208         freedde = dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
3209         if (dde) {
3210                 ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
3211                 if (ddp)
3212                         ddt_phys_decref(ddp);
3213         }
3214         ddt_exit(ddt);
3215
3216         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3217 }
3218
3219 /*
3220  * ==========================================================================
3221  * Allocate and free blocks
3222  * ==========================================================================
3223  */
3224
3225 static zio_t *
3226 zio_io_to_allocate(spa_t *spa)
3227 {
3228         zio_t *zio;
3229
3230         ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_lock));
3231
3232         zio = avl_first(&spa->spa_alloc_tree);
3233         if (zio == NULL)
3234                 return (NULL);
3235
3236         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
3237
3238         /*
3239          * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
3240          * reserve then we throttle.
3241          */
3242         if (!metaslab_class_throttle_reserve(spa_normal_class(spa),
3243             zio->io_prop.zp_copies, zio, 0)) {
3244                 return (NULL);
3245         }
3246
3247         avl_remove(&spa->spa_alloc_tree, zio);
3248         ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
3249
3250         return (zio);
3251 }
3252
3253 static int
3254 zio_dva_throttle(zio_t *zio)
3255 {
3256         spa_t *spa = zio->io_spa;
3257         zio_t *nio;
3258
3259         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
3260             !spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled ||
3261             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
3262             zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
3263                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3264         }
3265
3266         ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3267
3268         ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
3269         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3270
3271         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
3272
3273         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3274         avl_add(&spa->spa_alloc_tree, zio);
3275
3276         nio = zio_io_to_allocate(zio->io_spa);
3277         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
3278
3279         if (nio == zio)
3280                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3281
3282         if (nio != NULL) {
3283                 ASSERT(nio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3284                 /*
3285                  * We are passing control to a new zio so make sure that
3286                  * it is processed by a different thread. We do this to
3287                  * avoid stack overflows that can occur when parents are
3288                  * throttled and children are making progress. We allow
3289                  * it to go to the head of the taskq since it's already
3290                  * been waiting.
3291                  */
3292                 zio_taskq_dispatch(nio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3293         }
3294         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3295 }
3296
3297 void
3298 zio_allocate_dispatch(spa_t *spa)
3299 {
3300         zio_t *zio;
3301
3302         mutex_enter(&spa->spa_alloc_lock);
3303         zio = zio_io_to_allocate(spa);
3304         mutex_exit(&spa->spa_alloc_lock);
3305         if (zio == NULL)
3306                 return;
3307
3308         ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
3309         ASSERT0(zio->io_error);
3310         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
3311 }
3312
3313 static int
3314 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
3315 {
3316         spa_t *spa = zio->io_spa;
3317         metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
3318         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3319         int error;
3320         int flags = 0;
3321
3322         if (zio->io_gang_leader == NULL) {
3323                 ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
3324                 zio->io_gang_leader = zio;
3325         }
3326
3327         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
3328         ASSERT0(BP_GET_NDVAS(bp));
3329         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, >, 0);
3330         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
3331         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
3332
3333         flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
3334         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA)
3335                 flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
3336         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
3337                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
3338         if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE)
3339                 flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
3340
3341         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
3342             zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
3343             &zio->io_alloc_list, zio);
3344
3345         if (error != 0) {
3346                 zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
3347                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
3348                     error);
3349                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
3350                         return (zio_write_gang_block(zio));
3351                 zio->io_error = error;
3352         }
3353
3354         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3355 }
3356
3357 static int
3358 zio_dva_free(zio_t *zio)
3359 {
3360         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
3361
3362         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3363 }
3364
3365 static int
3366 zio_dva_claim(zio_t *zio)
3367 {
3368         int error;
3369
3370         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
3371         if (error)
3372                 zio->io_error = error;
3373
3374         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3375 }
3376
3377 /*
3378  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
3379  * and we want to give back the block we just allocated.
3380  * This handles both normal blocks and gang blocks.
3381  */
3382 static void
3383 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
3384 {
3385         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
3386         ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
3387
3388         if (!BP_IS_HOLE(bp))
3389                 metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
3390
3391         if (gn != NULL) {
3392                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
3393                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
3394                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
3395                 }
3396         }
3397 }
3398
3399 /*
3400  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
3401  */
3402 int
3403 zio_alloc_zil(spa_t *spa, objset_t *os, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
3404     uint64_t size, boolean_t *slog)
3405 {
3406         int error = 1;
3407         zio_alloc_list_t io_alloc_list;
3408
3409         ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
3410
3411         metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
3412         error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
3413             txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE, &io_alloc_list, NULL);
3414         if (error == 0) {
3415                 *slog = TRUE;
3416         } else {
3417                 error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
3418                     new_bp, 1, txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE,
3419                     &io_alloc_list, NULL);
3420                 if (error == 0)
3421                         *slog = FALSE;
3422         }
3423         metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
3424
3425         if (error == 0) {
3426                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
3427                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
3428                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
3429                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp,
3430                     spa_version(spa) >= SPA_VERSION_SLIM_ZIL
3431                     ? ZIO_CHECKSUM_ZILOG2 : ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
3432                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
3433                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
3434                 BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
3435                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
3436
3437                 /*
3438                  * encrypted blocks will require an IV and salt. We generate
3439                  * these now since we will not be rewriting the bp at
3440                  * rewrite time.
3441                  */
3442                 if (os->os_encrypted) {
3443                         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
3444                         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
3445
3446                         BP_SET_CRYPT(new_bp, B_TRUE);
3447                         VERIFY0(spa_crypt_get_salt(spa,
3448                             dmu_objset_id(os), salt));
3449                         VERIFY0(zio_crypt_generate_iv(iv));
3450
3451                         zio_crypt_encode_params_bp(new_bp, salt, iv);
3452                 }
3453         } else {
3454                 zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
3455                     "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
3456         }
3457
3458         return (error);
3459 }
3460
3461 /*
3462  * ==========================================================================
3463  * Read and write to physical devices
3464  * ==========================================================================
3465  */
3466
3467
3468 /*
3469  * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
3470  * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
3471  * However, there are instances where the vdev layer may need to
3472  * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
3473  * that was sent to the vdev layer might be different than the one
3474  * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
3475  * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
3476  * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
3477  */
3478 static int
3479 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
3480 {
3481         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3482         uint64_t align;
3483         spa_t *spa = zio->io_spa;
3484
3485         zio->io_delay = 0;
3486
3487         ASSERT(zio->io_error == 0);
3488         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
3489
3490         if (vd == NULL) {
3491                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3492                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
3493
3494                 /*
3495                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
3496                  */
3497                 vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
3498                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3499         }
3500
3501         ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
3502         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3503                 ASSERT(spa->spa_trust_config);
3504
3505                 /*
3506                  * Note: the code can handle other kinds of writes,
3507                  * but we don't expect them.
3508                  */
3509                 if (zio->io_vd->vdev_removing) {
3510                         ASSERT(zio->io_flags &
3511                             (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
3512                             ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
3513                 }
3514         }
3515
3516         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
3517
3518         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL) &&
3519             P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
3520                 /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
3521                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
3522                 abd_t *abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
3523                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
3524                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
3525                         abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
3526                         abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
3527                 }
3528                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
3529         }
3530
3531         /*
3532          * If this is not a physical io, make sure that it is properly aligned
3533          * before proceeding.
3534          */
3535         if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_PHYSICAL)) {
3536                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, align));
3537                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, align));
3538         } else {
3539                 /*
3540                  * For physical writes, we allow 512b aligned writes and assume
3541                  * the device will perform a read-modify-write as necessary.
3542                  */
3543                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_offset, SPA_MINBLOCKSIZE));
3544                 ASSERT0(P2PHASE(zio->io_size, SPA_MINBLOCKSIZE));
3545         }
3546
3547         VERIFY(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || spa_writeable(spa));
3548
3549         /*
3550          * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
3551          * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
3552          * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
3553          * This prevents spurious resilvering.
3554          *
3555          * There are a few ways that we can end up creating these spurious
3556          * resilver i/os:
3557          *
3558          * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
3559          * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
3560          * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
3561          * DTLs.
3562          *
3563          * 2. With nested replication, which happens when we have a
3564          * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
3565          * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
3566          * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
3567          * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
3568          * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
3569          * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
3570          * as we work our way down the vdev tree.
3571          *
3572          * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
3573          * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
3574          * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
3575          *
3576          * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
3577          * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
3578          * will be properly bypassed instead.
3579          */
3580         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
3581             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
3582             zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
3583             vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
3584             !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
3585                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3586                 zio_vdev_io_bypass(zio);
3587                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3588         }
3589
3590         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3591             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
3592
3593                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
3594                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3595
3596                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
3597                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3598
3599                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3600                         zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3601                         zio_interrupt(zio);
3602                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3603                 }
3604                 zio->io_delay = gethrtime();
3605         }
3606
3607         vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
3608         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3609 }
3610
3611 static int
3612 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
3613 {
3614         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3615         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
3616         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
3617
3618         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3619                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3620         }
3621
3622         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
3623
3624         if (zio->io_delay)
3625                 zio->io_delay = gethrtime() - zio->io_delay;
3626
3627         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3628
3629                 vdev_queue_io_done(zio);
3630
3631                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
3632                         vdev_cache_write(zio);
3633
3634                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3635                         zio->io_error = zio_handle_device_injections(vd, zio,
3636                             EIO, EILSEQ);
3637
3638                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3639                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
3640
3641                 if (zio->io_error) {
3642                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
3643                                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3644                         } else {
3645                                 unexpected_error = B_TRUE;
3646                         }
3647                 }
3648         }
3649
3650         ops->vdev_op_io_done(zio);
3651
3652         if (unexpected_error)
3653                 VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
3654
3655         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3656 }
3657
3658 /*
3659  * This function is used to change the priority of an existing zio that is
3660  * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
3661  * event that a demand read is made for a block that is currently queued
3662  * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
3663  * would end up having to wait for the lower priority IO.
3664  */
3665 void
3666 zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
3667 {
3668         zio_t *cio, *cio_next;
3669         zio_link_t *zl = NULL;
3670
3671         ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
3672
3673         if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3674                 vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
3675         } else {
3676                 pio->io_priority = priority;
3677         }
3678
3679         mutex_enter(&pio->io_lock);
3680         for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
3681                 cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
3682                 zio_change_priority(cio, priority);
3683         }
3684         mutex_exit(&pio->io_lock);
3685 }
3686
3687 /*
3688  * For non-raidz ZIOs, we can just copy aside the bad data read from the
3689  * disk, and use that to finish the checksum ereport later.
3690  */
3691 static void
3692 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
3693     const abd_t *good_buf)
3694 {
3695         /* no processing needed */
3696         zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
3697 }
3698
3699 /*ARGSUSED*/
3700 void
3701 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
3702 {
3703         void *abd = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, zio->io_size);
3704
3705         abd_copy(abd, zio->io_abd, zio->io_size);
3706
3707         zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
3708         zcr->zcr_cbdata = abd;
3709         zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
3710         zcr->zcr_free = zio_abd_free;
3711 }
3712
3713 static int
3714 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
3715 {
3716         vdev_t *vd = zio->io_vd;
3717
3718         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
3719                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3720         }
3721
3722         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
3723                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
3724
3725         if (zio->io_vsd != NULL) {
3726                 zio->io_vsd_ops->vsd_free(zio);
3727                 zio->io_vsd = NULL;
3728         }
3729
3730         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
3731                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
3732
3733         /*
3734          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
3735          *
3736          * On retry, we cut in line in the issue queue, since we don't want
3737          * compression/checksumming/etc. work to prevent our (cheap) IO reissue.
3738          */
3739         if (zio->io_error && vd == NULL &&
3740             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
3741                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
3742                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
3743                 zio->io_error = 0;
3744                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
3745                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
3746                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
3747                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
3748                     zio_requeue_io_start_cut_in_line);
3749                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
3750         }
3751
3752         /*
3753          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
3754          * if the device is not accessible at all.
3755          */
3756         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3757             !vdev_accessible(vd, zio))
3758                 zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
3759
3760         /*
3761          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
3762          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
3763          */
3764         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
3765             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
3766                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
3767         }
3768
3769         /*
3770          * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
3771          * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent bit so
3772          * that we don't bother with it in the future.
3773          */
3774         if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
3775             zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
3776             zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
3777                 vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
3778
3779         if (zio->io_error)
3780                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
3781
3782         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
3783             zio->io_physdone != NULL) {
3784                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DELEGATED));
3785                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV);
3786                 zio->io_physdone(zio->io_logical);
3787         }
3788
3789         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3790 }
3791
3792 void
3793 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
3794 {
3795         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3796         ASSERT(zio->io_error == 0);
3797
3798         zio->io_stage >>= 1;
3799 }
3800
3801 void
3802 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
3803 {
3804         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
3805
3806         zio->io_stage >>= 1;
3807 }
3808
3809 void
3810 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
3811 {
3812         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
3813         ASSERT(zio->io_error == 0);
3814
3815         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
3816         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
3817 }
3818
3819 /*
3820  * ==========================================================================
3821  * Encrypt and store encryption parameters
3822  * ==========================================================================
3823  */
3824
3825
3826 /*
3827  * This function is used for ZIO_STAGE_ENCRYPT. It is responsible for
3828  * managing the storage of encryption parameters and passing them to the
3829  * lower-level encryption functions.
3830  */
3831 static int
3832 zio_encrypt(zio_t *zio)
3833 {
3834         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
3835         spa_t *spa = zio->io_spa;
3836         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3837         uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
3838         uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
3839         dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
3840         void *enc_buf = NULL;
3841         abd_t *eabd = NULL;
3842         uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
3843         uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
3844         uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
3845         boolean_t no_crypt = B_FALSE;
3846
3847         /* the root zio already encrypted the data */
3848         if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
3849                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3850
3851         /* only ZIL blocks are re-encrypted on rewrite */
3852         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio) && ot != DMU_OT_INTENT_LOG)
3853                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3854
3855         if (!(zp->zp_encrypt || BP_IS_ENCRYPTED(bp))) {
3856                 BP_SET_CRYPT(bp, B_FALSE);
3857                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3858         }
3859
3860         /* if we are doing raw encryption set the provided encryption params */
3861         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) {
3862                 ASSERT0(BP_GET_LEVEL(bp));
3863                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3864                 BP_SET_BYTEORDER(bp, zp->zp_byteorder);
3865                 if (ot != DMU_OT_OBJSET)
3866                         zio_crypt_encode_mac_bp(bp, zp->zp_mac);
3867
3868                 /* dnode blocks must be written out in the provided byteorder */
3869                 if (zp->zp_byteorder != ZFS_HOST_BYTEORDER &&
3870                     ot == DMU_OT_DNODE) {
3871                         void *bswap_buf = zio_buf_alloc(psize);
3872                         abd_t *babd = abd_get_from_buf(bswap_buf, psize);
3873
3874                         ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
3875                         abd_copy_to_buf(bswap_buf, zio->io_abd, psize);
3876                         dmu_ot_byteswap[DMU_OT_BYTESWAP(ot)].ob_func(bswap_buf,
3877                             psize);
3878
3879                         abd_take_ownership_of_buf(babd, B_TRUE);
3880                         zio_push_transform(zio, babd, psize, psize, NULL);
3881                 }
3882
3883                 if (DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot))
3884                         zio_crypt_encode_params_bp(bp, zp->zp_salt, zp->zp_iv);
3885                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3886         }
3887
3888         /* indirect blocks only maintain a cksum of the lower level MACs */
3889         if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0) {
3890                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3891                 VERIFY0(zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_TRUE,
3892                     zio->io_orig_abd, BP_GET_LSIZE(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
3893                     mac));
3894                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
3895                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3896         }
3897
3898         /*
3899          * Objset blocks are a special case since they have 2 256-bit MACs
3900          * embedded within them.
3901          */
3902         if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
3903                 ASSERT0(DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot));
3904                 ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
3905                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3906                 VERIFY0(spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
3907                     zio->io_abd, psize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)));
3908                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3909         }
3910
3911         /* unencrypted object types are only authenticated with a MAC */
3912         if (!DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot)) {
3913                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3914                 VERIFY0(spa_do_crypt_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
3915                     zio->io_abd, psize, mac));
3916                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
3917                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3918         }
3919
3920         /*
3921          * Later passes of sync-to-convergence may decide to rewrite data
3922          * in place to avoid more disk reallocations. This presents a problem
3923          * for encryption because this consitutes rewriting the new data with
3924          * the same encryption key and IV. However, this only applies to blocks
3925          * in the MOS (particularly the spacemaps) and we do not encrypt the
3926          * MOS. We assert that the zio is allocating or an intent log write
3927          * to enforce this.
3928          */
3929         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio) || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
3930         ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0 || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
3931         ASSERT(spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_ENCRYPTION));
3932         ASSERT3U(psize, !=, 0);
3933
3934         enc_buf = zio_buf_alloc(psize);
3935         eabd = abd_get_from_buf(enc_buf, psize);
3936         abd_take_ownership_of_buf(eabd, B_TRUE);
3937
3938         /*
3939          * For an explanation of what encryption parameters are stored
3940          * where, see the block comment in zio_crypt.c.
3941          */
3942         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
3943                 zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
3944         } else {
3945                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3946         }
3947
3948         /* Perform the encryption. This should not fail */
3949         VERIFY0(spa_do_crypt_abd(B_TRUE, spa, &zio->io_bookmark,
3950             BP_GET_TYPE(bp), BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
3951             salt, iv, mac, psize, zio->io_abd, eabd, &no_crypt));
3952
3953         /* encode encryption metadata into the bp */
3954         if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
3955                 /*
3956                  * ZIL blocks store the MAC in the embedded checksum, so the
3957                  * transform must always be applied.
3958                  */
3959                 zio_crypt_encode_mac_zil(enc_buf, mac);
3960                 zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
3961         } else {
3962                 BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
3963                 zio_crypt_encode_params_bp(bp, salt, iv);
3964                 zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
3965
3966                 if (no_crypt) {
3967                         ASSERT3U(ot, ==, DMU_OT_DNODE);
3968                         abd_free(eabd);
3969                 } else {
3970                         zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
3971                 }
3972         }
3973
3974         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3975 }
3976
3977 /*
3978  * ==========================================================================
3979  * Generate and verify checksums
3980  * ==========================================================================
3981  */
3982 static int
3983 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
3984 {
3985         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
3986         enum zio_checksum checksum;
3987
3988         if (bp == NULL) {
3989                 /*
3990                  * This is zio_write_phys().
3991                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
3992                  */
3993                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
3994
3995                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
3996                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
3997
3998                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
3999         } else {
4000                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
4001                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
4002                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
4003                 } else {
4004                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
4005                 }
4006         }
4007
4008         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
4009
4010         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
4011 }
4012
4013 static int
4014 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
4015 {
4016         zio_bad_cksum_t info;
4017         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4018         int error;
4019
4020         ASSERT(zio->io_vd != NULL);
4021
4022         if (bp == NULL) {
4023                 /*
4024                  * This is zio_read_phys().
4025                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
4026                  */
4027                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
4028                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
4029
4030                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
4031         }
4032
4033         if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
4034                 zio->io_error = error;
4035                 if (error == ECKSUM &&
4036                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
4037                         zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
4038                             zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio,
4039                             zio->io_offset, zio->io_size, NULL, &info);
4040                 }
4041         }
4042
4043         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
4044 }
4045
4046 /*
4047  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
4048  */
4049 void
4050 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
4051 {
4052         zio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
4053 }
4054
4055 /*
4056  * ==========================================================================
4057  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
4058  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
4059  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
4060  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
4061  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
4062  * ==========================================================================
4063  */
4064 int
4065 zio_worst_error(int e1, int e2)
4066 {
4067         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
4068         int r1, r2;
4069
4070         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
4071                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
4072                         break;
4073
4074         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
4075                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
4076                         break;
4077
4078         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
4079 }
4080
4081 /*
4082  * ==========================================================================
4083  * I/O completion
4084  * ==========================================================================
4085  */
4086 static int
4087 zio_ready(zio_t *zio)
4088 {
4089         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
4090         zio_t *pio, *pio_next;
4091         zio_link_t *zl = NULL;
4092
4093         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
4094             ZIO_WAIT_READY)) {
4095                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4096         }
4097
4098         if (zio->io_ready) {
4099                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
4100                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp) ||
4101                     (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE));
4102                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
4103
4104                 zio->io_ready(zio);
4105         }
4106
4107         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
4108                 zio->io_bp_copy = *bp;
4109
4110         if (zio->io_error != 0) {
4111                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
4112
4113                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
4114                         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
4115                         ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4116                         /*
4117                          * We were unable to allocate anything, unreserve and
4118                          * issue the next I/O to allocate.
4119                          */
4120                         metaslab_class_throttle_unreserve(
4121                             spa_normal_class(zio->io_spa),
4122                             zio->io_prop.zp_copies, zio);
4123                         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
4124                 }
4125         }
4126
4127         mutex_enter(&zio->io_lock);
4128         zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
4129         pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
4130         mutex_exit(&zio->io_lock);
4131
4132         /*
4133          * As we notify zio's parents, new parents could be added.
4134          * New parents go to the head of zio's io_parent_list, however,
4135          * so we will (correctly) not notify them.  The remainder of zio's
4136          * io_parent_list, from 'pio_next' onward, cannot change because
4137          * all parents must wait for us to be done before they can be done.
4138          */
4139         for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
4140                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4141                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
4142         }
4143
4144         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
4145                 if (BP_IS_GANG(bp)) {
4146                         zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
4147                 } else {
4148                         ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
4149                         zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
4150                 }
4151         }
4152
4153         if (zio_injection_enabled &&
4154             zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
4155                 zio_handle_ignored_writes(zio);
4156
4157         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
4158 }
4159
4160 /*
4161  * Update the allocation throttle accounting.
4162  */
4163 static void
4164 zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
4165 {
4166         ASSERTV(zio_t *lio = zio->io_logical);
4167         zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
4168         vdev_t *vd = zio->io_vd;
4169         int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
4170
4171         ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
4172         ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
4173         ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4174         ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
4175         ASSERT(vd != NULL);
4176         ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
4177         ASSERT(zio_injection_enabled || !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY));
4178         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
4179         ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
4180         ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
4181         ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
4182
4183         /*
4184          * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
4185          * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
4186          * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
4187          * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
4188          * it here.
4189          */
4190         if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
4191                 /*
4192                  * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
4193                  * would have been the one that performed the allocation.
4194                  */
4195                 if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
4196                         pio = zio_unique_parent(pio);
4197                 flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
4198         }
4199
4200         ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
4201         ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
4202         ASSERT(zio->io_logical != NULL);
4203         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
4204         ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
4205
4206         mutex_enter(&pio->io_lock);
4207         metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags);
4208         mutex_exit(&pio->io_lock);
4209
4210         metaslab_class_throttle_unreserve(spa_normal_class(zio->io_spa),
4211             1, pio);
4212
4213         /*
4214          * Call into the pipeline to see if there is more work that
4215          * needs to be done. If there is work to be done it will be
4216          * dispatched to another taskq thread.
4217          */
4218         zio_allocate_dispatch(zio->io_spa);
4219 }
4220
4221 static int
4222 zio_done(zio_t *zio)
4223 {
4224         /*
4225          * Always attempt to keep stack usage minimal here since
4226          * we can be called recurisvely up to 19 levels deep.
4227          */
4228         const uint64_t psize = zio->io_size;
4229         zio_t *pio, *pio_next;
4230         zio_link_t *zl = NULL;
4231
4232         /*
4233          * If our children haven't all completed,
4234          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
4235          */
4236         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
4237                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4238         }
4239
4240         /*
4241          * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
4242          * We only track child I/Os that are part of an allocating async
4243          * write. We must do this since the allocation is performed
4244          * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
4245          */
4246         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
4247             zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
4248                 ASSERT(spa_normal_class(
4249                     zio->io_spa)->mc_alloc_throttle_enabled);
4250                 zio_dva_throttle_done(zio);
4251         }
4252
4253         /*
4254          * If the allocation throttle is enabled, verify that
4255          * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
4256          */
4257         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
4258                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
4259                 ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
4260                 ASSERT(zio->io_bp != NULL);
4261                 metaslab_group_alloc_verify(zio->io_spa, zio->io_bp, zio);
4262                 VERIFY(refcount_not_held(
4263                     &(spa_normal_class(zio->io_spa)->mc_alloc_slots), zio));
4264         }
4265
4266
4267         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
4268                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
4269                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
4270
4271         if (zio->io_bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp)) {
4272                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[0] == 0);
4273                 ASSERT(zio->io_bp->blk_pad[1] == 0);
4274                 ASSERT(bcmp(zio->io_bp, &zio->io_bp_copy,
4275                     sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
4276                     (zio->io_bp == zio_unique_parent(zio)->io_bp));
4277                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
4278                     zio->io_bp_override == NULL &&
4279                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
4280                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=,
4281                             BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
4282                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
4283                             (BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) ==
4284                             BP_GET_NDVAS(zio->io_bp)));
4285                 }
4286                 if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)
4287                         VERIFY(BP_EQUAL(zio->io_bp, &zio->io_bp_orig));
4288         }
4289
4290         /*
4291          * If there were child vdev/gang/ddt errors, they apply to us now.
4292          */
4293         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
4294         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
4295         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_DDT);
4296
4297         /*
4298          * If the I/O on the transformed data was successful, generate any
4299          * checksum reports now while we still have the transformed data.
4300          */
4301         if (zio->io_error == 0) {
4302                 while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4303                         zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4304                         uint64_t align = zcr->zcr_align;
4305                         uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
4306                         abd_t *adata = zio->io_abd;
4307
4308                         if (asize != psize) {
4309                                 adata = abd_alloc(asize, B_TRUE);
4310                                 abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
4311                                 abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
4312                         }
4313
4314                         zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4315                         zcr->zcr_next = NULL;
4316                         zcr->zcr_finish(zcr, adata);
4317                         zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4318
4319                         if (asize != psize)
4320                                 abd_free(adata);
4321                 }
4322         }
4323
4324         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
4325
4326         vdev_stat_update(zio, psize);
4327
4328         /*
4329          * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
4330          * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
4331          * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
4332          */
4333         if (zio->io_delay >= MSEC2NSEC(zio_delay_max)) {
4334                 if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd))
4335                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY, zio->io_spa,
4336                             zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
4337         }
4338
4339         if (zio->io_error) {
4340                 /*
4341                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
4342                  * generate an error message describing the I/O failure
4343                  * at the block level.  We ignore these errors if the
4344                  * device is currently unavailable.
4345                  */
4346                 if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
4347                     !vdev_is_dead(zio->io_vd))
4348                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, zio->io_spa,
4349                             zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
4350
4351                 if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
4352                     (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
4353                     zio == zio->io_logical) {
4354                         /*
4355                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
4356                          * error and generate a logical data ereport.
4357                          */
4358                         spa_log_error(zio->io_spa, &zio->io_bookmark);
4359                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, zio->io_spa,
4360                             NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
4361                 }
4362         }
4363
4364         if (zio->io_error && zio == zio->io_logical) {
4365                 /*
4366                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
4367                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
4368                  */
4369                 ASSERT(zio->io_vd == NULL && zio->io_bp != NULL);
4370                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4371
4372                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio) &&
4373                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL)) {
4374                         if (zio->io_error != ENOSPC)
4375                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
4376                         else
4377                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4378                 }
4379
4380                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
4381                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
4382                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) &&
4383                     zio->io_error == ENXIO &&
4384                     spa_load_state(zio->io_spa) == SPA_LOAD_NONE &&
4385                     spa_get_failmode(zio->io_spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
4386                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4387
4388                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
4389                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4390
4391                 /*
4392                  * Here is a possibly good place to attempt to do
4393                  * either combinatorial reconstruction or error correction
4394                  * based on checksums.  It also might be a good place
4395                  * to send out preliminary ereports before we suspend
4396                  * processing.
4397                  */
4398         }
4399
4400         /*
4401          * If there were logical child errors, they apply to us now.
4402          * We defer this until now to avoid conflating logical child
4403          * errors with errors that happened to the zio itself when
4404          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
4405          */
4406         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
4407
4408         if ((zio->io_error || zio->io_reexecute) &&
4409             IO_IS_ALLOCATING(zio) && zio->io_gang_leader == zio &&
4410             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_IO_REWRITE | ZIO_FLAG_NOPWRITE)))
4411                 zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, zio->io_bp);
4412
4413         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
4414
4415         /*
4416          * Godfather I/Os should never suspend.
4417          */
4418         if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4419             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
4420                 zio->io_reexecute &= ~ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
4421
4422         if (zio->io_reexecute) {
4423                 /*
4424                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
4425                  *
4426                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
4427                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
4428                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
4429                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
4430                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
4431                  *
4432                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
4433                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
4434                  * parents not executing until children are ready.
4435                  */
4436                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
4437
4438                 zio->io_gang_leader = NULL;
4439
4440                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4441                 zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4442                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4443
4444                 /*
4445                  * "The Godfather" I/O monitors its children but is
4446                  * not a true parent to them. It will track them through
4447                  * the pipeline but severs its ties whenever they get into
4448                  * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
4449                  * I/O to return status without blocking.
4450                  */
4451                 zl = NULL;
4452                 for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
4453                     pio = pio_next) {
4454                         zio_link_t *remove_zl = zl;
4455                         pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4456
4457                         if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
4458                             (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
4459                                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4460                                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4461                         }
4462                 }
4463
4464                 if ((pio = zio_unique_parent(zio)) != NULL) {
4465                         /*
4466                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
4467                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
4468                          * upward since we haven't permanently failed yet.
4469                          */
4470                         ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
4471                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
4472                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4473                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
4474                         /*
4475                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
4476                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
4477                          */
4478                         zio_suspend(zio->io_spa, zio, ZIO_SUSPEND_IOERR);
4479                 } else {
4480                         /*
4481                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
4482                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
4483                          */
4484                         ASSERT(taskq_empty_ent(&zio->io_tqent));
4485                         spa_taskq_dispatch_ent(zio->io_spa,
4486                             ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_TASKQ_ISSUE,
4487                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
4488                             &zio->io_tqent);
4489                 }
4490                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4491         }
4492
4493         ASSERT(zio->io_child_count == 0);
4494         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
4495         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
4496
4497         /*
4498          * Report any checksum errors, since the I/O is complete.
4499          */
4500         while (zio->io_cksum_report != NULL) {
4501                 zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
4502                 zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
4503                 zcr->zcr_next = NULL;
4504                 zcr->zcr_finish(zcr, NULL);
4505                 zfs_ereport_free_checksum(zcr);
4506         }
4507
4508         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE && zio->io_bp &&
4509             !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp) &&
4510             !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE)) {
4511                 metaslab_fastwrite_unmark(zio->io_spa, zio->io_bp);
4512         }
4513
4514         /*
4515          * It is the responsibility of the done callback to ensure that this
4516          * particular zio is no longer discoverable for adoption, and as
4517          * such, cannot acquire any new parents.
4518          */
4519         if (zio->io_done)
4520                 zio->io_done(zio);
4521
4522         mutex_enter(&zio->io_lock);
4523         zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
4524         mutex_exit(&zio->io_lock);
4525
4526         zl = NULL;
4527         for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
4528                 zio_link_t *remove_zl = zl;
4529                 pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
4530                 zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
4531                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
4532         }
4533
4534         if (zio->io_waiter != NULL) {
4535                 mutex_enter(&zio->io_lock);
4536                 zio->io_executor = NULL;
4537                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
4538                 mutex_exit(&zio->io_lock);
4539         } else {
4540                 zio_destroy(zio);
4541         }
4542
4543         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
4544 }
4545
4546 /*
4547  * ==========================================================================
4548  * I/O pipeline definition
4549  * ==========================================================================
4550  */
4551 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
4552         NULL,
4553         zio_read_bp_init,
4554         zio_write_bp_init,
4555         zio_free_bp_init,
4556         zio_issue_async,
4557         zio_write_compress,
4558         zio_encrypt,
4559         zio_checksum_generate,
4560         zio_nop_write,
4561         zio_ddt_read_start,
4562         zio_ddt_read_done,
4563         zio_ddt_write,
4564         zio_ddt_free,
4565         zio_gang_assemble,
4566         zio_gang_issue,
4567         zio_dva_throttle,
4568         zio_dva_allocate,
4569         zio_dva_free,
4570         zio_dva_claim,
4571         zio_ready,
4572         zio_vdev_io_start,
4573         zio_vdev_io_done,
4574         zio_vdev_io_assess,
4575         zio_checksum_verify,
4576         zio_done
4577 };
4578
4579
4580
4581
4582 /*
4583  * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
4584  * pre-order traversal of the object tree.
4585  *
4586  * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
4587  * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
4588  * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
4589  * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
4590  * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
4591  * non-meta-dnode bookmarks.
4592  *
4593  * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
4594  * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
4595  * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
4596  * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
4597  * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
4598  * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
4599  * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
4600  * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
4601  * This causes them to always compare before a bookmark in their object
4602  * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
4603  * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
4604  */
4605 int
4606 zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
4607     const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
4608 {
4609         /*
4610          * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
4611          * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
4612          * normal-object equivalents.
4613          */
4614         uint64_t zb1obj, zb2obj;
4615         uint64_t zb1L0, zb2L0;
4616         uint64_t zb1level, zb2level;
4617
4618         if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
4619             zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
4620             zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
4621                 return (0);
4622
4623         /*
4624          * BP_SPANB calculates the span in blocks.
4625          */
4626         zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
4627         zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
4628
4629         if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4630                 zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4631                 zb1L0 = 0;
4632                 zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4633         } else {
4634                 zb1obj = zb1->zb_object;
4635                 zb1level = zb1->zb_level;
4636         }
4637
4638         if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
4639                 zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
4640                 zb2L0 = 0;
4641                 zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
4642         } else {
4643                 zb2obj = zb2->zb_object;
4644                 zb2level = zb2->zb_level;
4645         }
4646
4647         /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
4648         if (zb1obj != zb2obj)
4649                 return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
4650         else if (zb1L0 != zb2L0)
4651                 return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
4652         else if (zb1level != zb2level)
4653                 return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
4654         /*
4655          * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
4656          * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
4657          * There is presently no way to change the indirect block sizes
4658          */
4659         return (0);
4660 }
4661
4662 /*
4663  *  This function checks the following: given that last_block is the place that
4664  *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
4665  *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
4666  *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
4667  *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
4668  *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
4669  *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
4670  *  visited.
4671  */
4672 boolean_t
4673 zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
4674     const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
4675 {
4676         zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
4677         mod_zb.zb_blkid++;
4678         ASSERT(last_block->zb_level == 0);
4679
4680         /* The objset_phys_t isn't before anything. */
4681         if (dnp == NULL)
4682                 return (B_FALSE);
4683
4684         /*
4685          * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
4686          * data block size in sectors, because that variable is only used if
4687          * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
4688          * know without examining it what object it refers to, and there's no
4689          * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
4690          *
4691          * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
4692          * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
4693          * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
4694          * always 1, so the math works out.
4695          *
4696          * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
4697          * to make sure that this code still works afterwards.
4698          */
4699         return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
4700             1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
4701             last_block) <= 0);
4702 }
4703
4704 #if defined(_KERNEL)
4705 EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
4706 EXPORT_SYMBOL(zio_buf_alloc);
4707 EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_alloc);
4708 EXPORT_SYMBOL(zio_buf_free);
4709 EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_free);
4710
4711 module_param(zio_delay_max, int, 0644);
4712 MODULE_PARM_DESC(zio_delay_max, "Max zio millisec delay before posting event");
4713
4714 module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
4715 MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
4716
4717 module_param(zfs_sync_pass_deferred_free, int, 0644);
4718 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_deferred_free,
4719         "Defer frees starting in this pass");
4720
4721 module_param(zfs_sync_pass_dont_compress, int, 0644);
4722 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_dont_compress,
4723         "Don't compress starting in this pass");
4724
4725 module_param(zfs_sync_pass_rewrite, int, 0644);
4726 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_rewrite,
4727         "Rewrite new bps starting in this pass");
4728
4729 module_param(zio_dva_throttle_enabled, int, 0644);
4730 MODULE_PARM_DESC(zio_dva_throttle_enabled,
4731         "Throttle block allocations in the ZIO pipeline");
4732 #endif