initial commit
[freebsd-arm:freebsd-arm.git] / cddl / contrib / opensolaris / uts / common / fs / 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 2008 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
23  * Use is subject to license terms.
24  */
25
26 #include <sys/zfs_context.h>
27 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
28 #include <sys/spa.h>
29 #include <sys/txg.h>
30 #include <sys/spa_impl.h>
31 #include <sys/vdev_impl.h>
32 #include <sys/zio_impl.h>
33 #include <sys/zio_compress.h>
34 #include <sys/zio_checksum.h>
35
36 /*
37  * ==========================================================================
38  * I/O priority table
39  * ==========================================================================
40  */
41 uint8_t zio_priority_table[ZIO_PRIORITY_TABLE_SIZE] = {
42         0,      /* ZIO_PRIORITY_NOW             */
43         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_READ       */
44         0,      /* ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE      */
45         6,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_READ      */
46         4,      /* ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE     */
47         4,      /* ZIO_PRIORITY_FREE            */
48         0,      /* ZIO_PRIORITY_CACHE_FILL      */
49         0,      /* ZIO_PRIORITY_LOG_WRITE       */
50         10,     /* ZIO_PRIORITY_RESILVER        */
51         20,     /* ZIO_PRIORITY_SCRUB           */
52 };
53
54 /*
55  * ==========================================================================
56  * I/O type descriptions
57  * ==========================================================================
58  */
59 char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
60         "null", "read", "write", "free", "claim", "ioctl" };
61
62 #define SYNC_PASS_DEFERRED_FREE 1       /* defer frees after this pass */
63 #define SYNC_PASS_DONT_COMPRESS 4       /* don't compress after this pass */
64 #define SYNC_PASS_REWRITE       1       /* rewrite new bps after this pass */
65
66 /*
67  * ==========================================================================
68  * I/O kmem caches
69  * ==========================================================================
70  */
71 kmem_cache_t *zio_cache;
72 #ifdef ZIO_USE_UMA
73 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
74 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
75 #endif
76
77 #ifdef _KERNEL
78 extern vmem_t *zio_alloc_arena;
79 #endif
80
81 /*
82  * An allocating zio is one that either currently has the DVA allocate
83  * stage set or will have it later in its lifetime.
84  */
85 #define IO_IS_ALLOCATING(zio) \
86         ((zio)->io_orig_pipeline & (1U << ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE))
87
88 void
89 zio_init(void)
90 {
91 #ifdef ZIO_USE_UMA
92         size_t c;
93 #endif
94 #if 0
95         vmem_t *data_alloc_arena = NULL;
96
97 #ifdef _KERNEL
98         data_alloc_arena = zio_alloc_arena;
99 #endif
100 #endif
101         zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache", sizeof (zio_t), 0,
102             NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
103
104 #ifdef ZIO_USE_UMA
105         /*
106          * For small buffers, we want a cache for each multiple of
107          * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
108          * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
109          * a cache for each multiple of PAGESIZE.
110          */
111         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
112                 size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
113                 size_t p2 = size;
114                 size_t align = 0;
115
116                 while (p2 & (p2 - 1))
117                         p2 &= p2 - 1;
118
119                 if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
120                         align = SPA_MINBLOCKSIZE;
121                 } else if (P2PHASE(size, PAGESIZE) == 0) {
122                         align = PAGESIZE;
123                 } else if (P2PHASE(size, p2 >> 2) == 0) {
124                         align = p2 >> 2;
125                 }
126
127                 if (align != 0) {
128                         char name[36];
129                         (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
130                         zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
131                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, KMC_NODEBUG);
132
133                         (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
134                         zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
135                             align, NULL, NULL, NULL, NULL, data_alloc_arena,
136                             KMC_NODEBUG);
137                 }
138         }
139
140         while (--c != 0) {
141                 ASSERT(zio_buf_cache[c] != NULL);
142                 if (zio_buf_cache[c - 1] == NULL)
143                         zio_buf_cache[c - 1] = zio_buf_cache[c];
144
145                 ASSERT(zio_data_buf_cache[c] != NULL);
146                 if (zio_data_buf_cache[c - 1] == NULL)
147                         zio_data_buf_cache[c - 1] = zio_data_buf_cache[c];
148         }
149 #endif
150
151         zio_inject_init();
152 }
153
154 void
155 zio_fini(void)
156 {
157 #ifdef ZIO_USE_UMA
158         size_t c;
159         kmem_cache_t *last_cache = NULL;
160         kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
161
162         for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
163                 if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
164                         last_cache = zio_buf_cache[c];
165                         kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
166                 }
167                 zio_buf_cache[c] = NULL;
168
169                 if (zio_data_buf_cache[c] != last_data_cache) {
170                         last_data_cache = zio_data_buf_cache[c];
171                         kmem_cache_destroy(zio_data_buf_cache[c]);
172                 }
173                 zio_data_buf_cache[c] = NULL;
174         }
175 #endif
176
177         kmem_cache_destroy(zio_cache);
178
179         zio_inject_fini();
180 }
181
182 /*
183  * ==========================================================================
184  * Allocate and free I/O buffers
185  * ==========================================================================
186  */
187
188 /*
189  * Use zio_buf_alloc to allocate ZFS metadata.  This data will appear in a
190  * crashdump if the kernel panics, so use it judiciously.  Obviously, it's
191  * useful to inspect ZFS metadata, but if possible, we should avoid keeping
192  * excess / transient data in-core during a crashdump.
193  */
194 void *
195 zio_buf_alloc(size_t size)
196 {
197 #ifdef ZIO_USE_UMA
198         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
199
200         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
201
202         return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
203 #else
204         return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
205 #endif
206 }
207
208 /*
209  * Use zio_data_buf_alloc to allocate data.  The data will not appear in a
210  * crashdump if the kernel panics.  This exists so that we will limit the amount
211  * of ZFS data that shows up in a kernel crashdump.  (Thus reducing the amount
212  * of kernel heap dumped to disk when the kernel panics)
213  */
214 void *
215 zio_data_buf_alloc(size_t size)
216 {
217 #ifdef ZIO_USE_UMA
218         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
219
220         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
221
222         return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
223 #else
224         return (kmem_alloc(size, KM_SLEEP));
225 #endif
226 }
227
228 void
229 zio_buf_free(void *buf, size_t size)
230 {
231 #ifdef ZIO_USE_UMA
232         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
233
234         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
235
236         kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
237 #else
238         kmem_free(buf, size);
239 #endif
240 }
241
242 void
243 zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
244 {
245 #ifdef ZIO_USE_UMA
246         size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
247
248         ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
249
250         kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
251 #else
252         kmem_free(buf, size);
253 #endif
254 }
255
256 /*
257  * ==========================================================================
258  * Push and pop I/O transform buffers
259  * ==========================================================================
260  */
261 static void
262 zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
263         zio_transform_func_t *transform)
264 {
265         zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
266
267         zt->zt_orig_data = zio->io_data;
268         zt->zt_orig_size = zio->io_size;
269         zt->zt_bufsize = bufsize;
270         zt->zt_transform = transform;
271
272         zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
273         zio->io_transform_stack = zt;
274
275         zio->io_data = data;
276         zio->io_size = size;
277 }
278
279 static void
280 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
281 {
282         zio_transform_t *zt;
283
284         while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
285                 if (zt->zt_transform != NULL)
286                         zt->zt_transform(zio,
287                             zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
288
289                 zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
290
291                 zio->io_data = zt->zt_orig_data;
292                 zio->io_size = zt->zt_orig_size;
293                 zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
294
295                 kmem_free(zt, sizeof (zio_transform_t));
296         }
297 }
298
299 /*
300  * ==========================================================================
301  * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
302  * ==========================================================================
303  */
304 static void
305 zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
306 {
307         ASSERT(zio->io_size > size);
308
309         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
310                 bcopy(zio->io_data, data, size);
311 }
312
313 static void
314 zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
315 {
316         if (zio->io_error == 0 &&
317             zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
318             zio->io_data, zio->io_size, data, size) != 0)
319                 zio->io_error = EIO;
320 }
321
322 /*
323  * ==========================================================================
324  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
325  * ==========================================================================
326  */
327
328 static void
329 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *zio)
330 {
331         mutex_enter(&pio->io_lock);
332         if (zio->io_stage < ZIO_STAGE_READY)
333                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_READY]++;
334         if (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE)
335                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_DONE]++;
336         zio->io_sibling_prev = NULL;
337         zio->io_sibling_next = pio->io_child;
338         if (pio->io_child != NULL)
339                 pio->io_child->io_sibling_prev = zio;
340         pio->io_child = zio;
341         zio->io_parent = pio;
342         mutex_exit(&pio->io_lock);
343 }
344
345 static void
346 zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *zio)
347 {
348         zio_t *next, *prev;
349
350         ASSERT(zio->io_parent == pio);
351
352         mutex_enter(&pio->io_lock);
353         next = zio->io_sibling_next;
354         prev = zio->io_sibling_prev;
355         if (next != NULL)
356                 next->io_sibling_prev = prev;
357         if (prev != NULL)
358                 prev->io_sibling_next = next;
359         if (pio->io_child == zio)
360                 pio->io_child = next;
361         mutex_exit(&pio->io_lock);
362 }
363
364 static boolean_t
365 zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
366 {
367         uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
368         boolean_t waiting = B_FALSE;
369
370         mutex_enter(&zio->io_lock);
371         ASSERT(zio->io_stall == NULL);
372         if (*countp != 0) {
373                 zio->io_stage--;
374                 zio->io_stall = countp;
375                 waiting = B_TRUE;
376         }
377         mutex_exit(&zio->io_lock);
378
379         return (waiting);
380 }
381
382 static void
383 zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
384 {
385         uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
386         int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
387
388         mutex_enter(&pio->io_lock);
389         if (zio->io_error && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))
390                 *errorp = zio_worst_error(*errorp, zio->io_error);
391         pio->io_reexecute |= zio->io_reexecute;
392         ASSERT3U(*countp, >, 0);
393         if (--*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
394                 pio->io_stall = NULL;
395                 mutex_exit(&pio->io_lock);
396                 zio_execute(pio);
397         } else {
398                 mutex_exit(&pio->io_lock);
399         }
400 }
401
402 static void
403 zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
404 {
405         if (zio->io_child_error[c] != 0 && zio->io_error == 0)
406                 zio->io_error = zio->io_child_error[c];
407 }
408
409 /*
410  * ==========================================================================
411  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
412  * ==========================================================================
413  */
414 static zio_t *
415 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
416     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
417     zio_type_t type, int priority, int flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
418     const zbookmark_t *zb, uint8_t stage, uint32_t pipeline)
419 {
420         zio_t *zio;
421
422         ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
423         ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
424         ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
425
426         ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
427         ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
428         ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
429
430         zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
431         bzero(zio, sizeof (zio_t));
432
433         mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
434         cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
435
436         if (vd != NULL)
437                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
438         else if (flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
439                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_GANG;
440         else
441                 zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
442
443         if (bp != NULL) {
444                 zio->io_bp = bp;
445                 zio->io_bp_copy = *bp;
446                 zio->io_bp_orig = *bp;
447                 if (type != ZIO_TYPE_WRITE)
448                         zio->io_bp = &zio->io_bp_copy;  /* so caller can free */
449                 if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
450                         if (BP_IS_GANG(bp))
451                                 pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
452                         zio->io_logical = zio;
453                 }
454         }
455
456         zio->io_spa = spa;
457         zio->io_txg = txg;
458         zio->io_data = data;
459         zio->io_size = size;
460         zio->io_done = done;
461         zio->io_private = private;
462         zio->io_type = type;
463         zio->io_priority = priority;
464         zio->io_vd = vd;
465         zio->io_offset = offset;
466         zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
467         zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
468         zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
469
470         if (zb != NULL)
471                 zio->io_bookmark = *zb;
472
473         if (pio != NULL) {
474                 /*
475                  * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
476                  * Gang I/Os can have gang or vdev children.
477                  * Vdev I/Os can only have vdev children.
478                  * The following ASSERT captures all of these constraints.
479                  */
480                 ASSERT(zio->io_child_type <= pio->io_child_type);
481                 if (zio->io_logical == NULL)
482                         zio->io_logical = pio->io_logical;
483                 zio_add_child(pio, zio);
484         }
485
486         return (zio);
487 }
488
489 static void
490 zio_destroy(zio_t *zio)
491 {
492         spa_t *spa = zio->io_spa;
493         uint8_t async_root = zio->io_async_root;
494
495         mutex_destroy(&zio->io_lock);
496         cv_destroy(&zio->io_cv);
497         kmem_cache_free(zio_cache, zio);
498
499         if (async_root) {
500                 mutex_enter(&spa->spa_async_root_lock);
501                 if (--spa->spa_async_root_count == 0)
502                         cv_broadcast(&spa->spa_async_root_cv);
503                 mutex_exit(&spa->spa_async_root_lock);
504         }
505 }
506
507 zio_t *
508 zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private,
509         int flags)
510 {
511         zio_t *zio;
512
513         zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
514             ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, NULL, 0, NULL,
515             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
516
517         return (zio);
518 }
519
520 zio_t *
521 zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
522 {
523         return (zio_null(NULL, spa, done, private, flags));
524 }
525
526 zio_t *
527 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
528     void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
529     int priority, int flags, const zbookmark_t *zb)
530 {
531         zio_t *zio;
532
533         zio = zio_create(pio, spa, bp->blk_birth, (blkptr_t *)bp,
534             data, size, done, private,
535             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
536             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PIPELINE);
537
538         return (zio);
539 }
540
541 zio_t *
542 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
543     void *data, uint64_t size, zio_prop_t *zp,
544     zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *done, void *private,
545     int priority, int flags, const zbookmark_t *zb)
546 {
547         zio_t *zio;
548
549         ASSERT(zp->zp_checksum >= ZIO_CHECKSUM_OFF &&
550             zp->zp_checksum < ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS &&
551             zp->zp_compress >= ZIO_COMPRESS_OFF &&
552             zp->zp_compress < ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS &&
553             zp->zp_type < DMU_OT_NUMTYPES &&
554             zp->zp_level < 32 &&
555             zp->zp_ndvas > 0 &&
556             zp->zp_ndvas <= spa_max_replication(spa));
557         ASSERT(ready != NULL);
558
559         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
560             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
561             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PIPELINE);
562
563         zio->io_ready = ready;
564         zio->io_prop = *zp;
565
566         return (zio);
567 }
568
569 zio_t *
570 zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
571     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private, int priority,
572     int flags, zbookmark_t *zb)
573 {
574         zio_t *zio;
575
576         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
577             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
578             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
579
580         return (zio);
581 }
582
583 zio_t *
584 zio_free(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
585     zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
586 {
587         zio_t *zio;
588
589         ASSERT(!BP_IS_HOLE(bp));
590
591         if (bp->blk_fill == BLK_FILL_ALREADY_FREED)
592                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, flags));
593
594         if (txg == spa->spa_syncing_txg &&
595             spa_sync_pass(spa) > SYNC_PASS_DEFERRED_FREE) {
596                 bplist_enqueue_deferred(&spa->spa_sync_bplist, bp);
597                 return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, flags));
598         }
599
600         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
601             done, private, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_FREE, flags,
602             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_FREE_PIPELINE);
603
604         return (zio);
605 }
606
607 zio_t *
608 zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
609     zio_done_func_t *done, void *private, int flags)
610 {
611         zio_t *zio;
612
613         /*
614          * A claim is an allocation of a specific block.  Claims are needed
615          * to support immediate writes in the intent log.  The issue is that
616          * immediate writes contain committed data, but in a txg that was
617          * *not* committed.  Upon opening the pool after an unclean shutdown,
618          * the intent log claims all blocks that contain immediate write data
619          * so that the SPA knows they're in use.
620          *
621          * All claims *must* be resolved in the first txg -- before the SPA
622          * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
623          */
624         ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
625         ASSERT3U(spa_first_txg(spa), <=, txg);
626
627         zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
628             done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
629             NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
630
631         return (zio);
632 }
633
634 zio_t *
635 zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
636     zio_done_func_t *done, void *private, int priority, int flags)
637 {
638         zio_t *zio;
639         int c;
640
641         if (vd->vdev_children == 0) {
642                 zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
643                     ZIO_TYPE_IOCTL, priority, flags, vd, 0, NULL,
644                     ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
645
646                 zio->io_cmd = cmd;
647         } else {
648                 zio = zio_null(pio, spa, NULL, NULL, flags);
649
650                 for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
651                         zio_nowait(zio_ioctl(zio, spa, vd->vdev_child[c], cmd,
652                             done, private, priority, flags));
653         }
654
655         return (zio);
656 }
657
658 zio_t *
659 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
660     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
661     int priority, int flags, boolean_t labels)
662 {
663         zio_t *zio;
664
665         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
666         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
667             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
668         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
669
670         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
671             ZIO_TYPE_READ, priority, flags, vd, offset, NULL,
672             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
673
674         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
675
676         return (zio);
677 }
678
679 zio_t *
680 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
681     void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
682     int priority, int flags, boolean_t labels)
683 {
684         zio_t *zio;
685
686         ASSERT(vd->vdev_children == 0);
687         ASSERT(!labels || offset + size <= VDEV_LABEL_START_SIZE ||
688             offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
689         ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
690
691         zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
692             ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, vd, offset, NULL,
693             ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
694
695         zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
696
697         if (zio_checksum_table[checksum].ci_zbt) {
698                 /*
699                  * zbt checksums are necessarily destructive -- they modify
700                  * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
701                  * Therefore, we must make a local copy in case the data is
702                  * being written to multiple places in parallel.
703                  */
704                 void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
705                 bcopy(data, wbuf, size);
706                 zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
707         }
708
709         return (zio);
710 }
711
712 /*
713  * Create a child I/O to do some work for us.
714  */
715 zio_t *
716 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
717         void *data, uint64_t size, int type, int priority, int flags,
718         zio_done_func_t *done, void *private)
719 {
720         uint32_t pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
721         zio_t *zio;
722
723         ASSERT(vd->vdev_parent ==
724             (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
725
726         if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
727                 /*
728                  * If we have the bp, then the child should perform the
729                  * checksum and the parent need not.  This pushes error
730                  * detection as close to the leaves as possible and
731                  * eliminates redundant checksums in the interior nodes.
732                  */
733                 pipeline |= 1U << ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
734                 pio->io_pipeline &= ~(1U << ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY);
735         }
736
737         if (vd->vdev_children == 0)
738                 offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
739
740         zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
741             done, private, type, priority,
742             (pio->io_flags & ZIO_FLAG_VDEV_INHERIT) |
743             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | flags,
744             vd, offset, &pio->io_bookmark,
745             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START - 1, pipeline);
746
747         return (zio);
748 }
749
750 zio_t *
751 zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
752         int type, int priority, int flags, zio_done_func_t *done, void *private)
753 {
754         zio_t *zio;
755
756         ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
757
758         zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
759             data, size, done, private, type, priority,
760             flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY,
761             vd, offset, NULL,
762             ZIO_STAGE_VDEV_IO_START - 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
763
764         return (zio);
765 }
766
767 void
768 zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
769 {
770         zio_nowait(zio_ioctl(zio, zio->io_spa, vd, DKIOCFLUSHWRITECACHE,
771             NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_NOW,
772             ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE | ZIO_FLAG_DONT_RETRY));
773 }
774
775 /*
776  * ==========================================================================
777  * Prepare to read and write logical blocks
778  * ==========================================================================
779  */
780
781 static int
782 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
783 {
784         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
785
786         if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF && zio->io_logical == zio) {
787                 uint64_t csize = BP_GET_PSIZE(bp);
788                 void *cbuf = zio_buf_alloc(csize);
789
790                 zio_push_transform(zio, cbuf, csize, csize, zio_decompress);
791         }
792
793         if (!dmu_ot[BP_GET_TYPE(bp)].ot_metadata && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
794                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE;
795
796         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
797 }
798
799 static int
800 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
801 {
802         zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
803         int compress = zp->zp_compress;
804         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
805         void *cbuf;
806         uint64_t lsize = zio->io_size;
807         uint64_t csize = lsize;
808         uint64_t cbufsize = 0;
809         int pass = 1;
810
811         /*
812          * If our children haven't all reached the ready stage,
813          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
814          */
815         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
816             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
817                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
818
819         if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
820                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
821
822         ASSERT(compress != ZIO_COMPRESS_INHERIT);
823
824         if (bp->blk_birth == zio->io_txg) {
825                 /*
826                  * We're rewriting an existing block, which means we're
827                  * working on behalf of spa_sync().  For spa_sync() to
828                  * converge, it must eventually be the case that we don't
829                  * have to allocate new blocks.  But compression changes
830                  * the blocksize, which forces a reallocate, and makes
831                  * convergence take longer.  Therefore, after the first
832                  * few passes, stop compressing to ensure convergence.
833                  */
834                 pass = spa_sync_pass(zio->io_spa);
835                 ASSERT(pass > 1);
836
837                 if (pass > SYNC_PASS_DONT_COMPRESS)
838                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
839
840                 /*
841                  * Only MOS (objset 0) data should need to be rewritten.
842                  */
843                 ASSERT(zio->io_logical->io_bookmark.zb_objset == 0);
844
845                 /* Make sure someone doesn't change their mind on overwrites */
846                 ASSERT(MIN(zp->zp_ndvas + BP_IS_GANG(bp),
847                     spa_max_replication(zio->io_spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
848         }
849
850         if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
851                 if (!zio_compress_data(compress, zio->io_data, zio->io_size,
852                     &cbuf, &csize, &cbufsize)) {
853                         compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
854                 } else if (csize != 0) {
855                         zio_push_transform(zio, cbuf, csize, cbufsize, NULL);
856                 }
857         }
858
859         /*
860          * The final pass of spa_sync() must be all rewrites, but the first
861          * few passes offer a trade-off: allocating blocks defers convergence,
862          * but newly allocated blocks are sequential, so they can be written
863          * to disk faster.  Therefore, we allow the first few passes of
864          * spa_sync() to allocate new blocks, but force rewrites after that.
865          * There should only be a handful of blocks after pass 1 in any case.
866          */
867         if (bp->blk_birth == zio->io_txg && BP_GET_PSIZE(bp) == csize &&
868             pass > SYNC_PASS_REWRITE) {
869                 ASSERT(csize != 0);
870                 uint32_t gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
871                 zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
872                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
873         } else {
874                 BP_ZERO(bp);
875                 zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
876         }
877
878         if (csize == 0) {
879                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
880         } else {
881                 ASSERT(zp->zp_checksum != ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER);
882                 BP_SET_LSIZE(bp, lsize);
883                 BP_SET_PSIZE(bp, csize);
884                 BP_SET_COMPRESS(bp, compress);
885                 BP_SET_CHECKSUM(bp, zp->zp_checksum);
886                 BP_SET_TYPE(bp, zp->zp_type);
887                 BP_SET_LEVEL(bp, zp->zp_level);
888                 BP_SET_BYTEORDER(bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
889         }
890
891         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
892 }
893
894 /*
895  * ==========================================================================
896  * Execute the I/O pipeline
897  * ==========================================================================
898  */
899
900 static void
901 zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
902 {
903         zio_type_t t = zio->io_type;
904
905         /*
906          * If we're a config writer, the normal issue and interrupt threads
907          * may all be blocked waiting for the config lock.  In this case,
908          * select the otherwise-unused taskq for ZIO_TYPE_NULL.
909          */
910         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER)
911                 t = ZIO_TYPE_NULL;
912
913         /*
914          * A similar issue exists for the L2ARC write thread until L2ARC 2.0.
915          */
916         if (t == ZIO_TYPE_WRITE && zio->io_vd && zio->io_vd->vdev_aux)
917                 t = ZIO_TYPE_NULL;
918
919         (void) taskq_dispatch(zio->io_spa->spa_zio_taskq[t][q],
920             (task_func_t *)zio_execute, zio, TQ_SLEEP);
921 }
922
923 static boolean_t
924 zio_taskq_member(zio_t *zio, enum zio_taskq_type q)
925 {
926         kthread_t *executor = zio->io_executor;
927         spa_t *spa = zio->io_spa;
928
929         for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++)
930                 if (taskq_member(spa->spa_zio_taskq[t][q], executor))
931                         return (B_TRUE);
932
933         return (B_FALSE);
934 }
935
936 static int
937 zio_issue_async(zio_t *zio)
938 {
939         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE);
940
941         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
942 }
943
944 void
945 zio_interrupt(zio_t *zio)
946 {
947         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT);
948 }
949
950 /*
951  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
952  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
953  * dependent child I/Os; (3) the I/O issues, so we're waiting
954  * for an I/O completion interrupt; (4) the I/O is delegated by
955  * vdev-level caching or aggregation; (5) the I/O is deferred
956  * due to vdev-level queueing; (6) the I/O is handed off to
957  * another thread.  In all cases, the pipeline stops whenever
958  * there's no CPU work; it never burns a thread in cv_wait().
959  *
960  * There's no locking on io_stage because there's no legitimate way
961  * for multiple threads to be attempting to process the same I/O.
962  */
963 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[ZIO_STAGES];
964
965 void
966 zio_execute(zio_t *zio)
967 {
968         zio->io_executor = curthread;
969
970         while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
971                 uint32_t pipeline = zio->io_pipeline;
972                 zio_stage_t stage = zio->io_stage;
973                 int rv;
974
975                 ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
976
977                 while (((1U << ++stage) & pipeline) == 0)
978                         continue;
979
980                 ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
981                 ASSERT(zio->io_stall == NULL);
982
983                 /*
984                  * If we are in interrupt context and this pipeline stage
985                  * will grab a config lock that is held across I/O,
986                  * issue async to avoid deadlock.
987                  */
988                 if (((1U << stage) & ZIO_CONFIG_LOCK_BLOCKING_STAGES) &&
989                     zio->io_vd == NULL &&
990                     zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
991                         zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE);
992                         return;
993                 }
994
995                 zio->io_stage = stage;
996                 rv = zio_pipeline[stage](zio);
997
998                 if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
999                         return;
1000
1001                 ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1002         }
1003 }
1004
1005 /*
1006  * ==========================================================================
1007  * Initiate I/O, either sync or async
1008  * ==========================================================================
1009  */
1010 int
1011 zio_wait(zio_t *zio)
1012 {
1013         int error;
1014
1015         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
1016         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1017
1018         zio->io_waiter = curthread;
1019
1020         zio_execute(zio);
1021
1022         mutex_enter(&zio->io_lock);
1023         while (zio->io_executor != NULL)
1024                 cv_wait(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
1025         mutex_exit(&zio->io_lock);
1026
1027         error = zio->io_error;
1028         zio_destroy(zio);
1029
1030         return (error);
1031 }
1032
1033 void
1034 zio_nowait(zio_t *zio)
1035 {
1036         ASSERT(zio->io_executor == NULL);
1037
1038         if (zio->io_parent == NULL && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
1039                 /*
1040                  * This is a logical async I/O with no parent to wait for it.
1041                  * Attach it to the pool's global async root zio so that
1042                  * spa_unload() has a way of waiting for async I/O to finish.
1043                  */
1044                 spa_t *spa = zio->io_spa;
1045                 zio->io_async_root = B_TRUE;
1046                 mutex_enter(&spa->spa_async_root_lock);
1047                 spa->spa_async_root_count++;
1048                 mutex_exit(&spa->spa_async_root_lock);
1049         }
1050
1051         zio_execute(zio);
1052 }
1053
1054 /*
1055  * ==========================================================================
1056  * Reexecute or suspend/resume failed I/O
1057  * ==========================================================================
1058  */
1059
1060 static void
1061 zio_reexecute(zio_t *pio)
1062 {
1063         zio_t *zio, *zio_next;
1064
1065         pio->io_flags = pio->io_orig_flags;
1066         pio->io_stage = pio->io_orig_stage;
1067         pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
1068         pio->io_reexecute = 0;
1069         pio->io_error = 0;
1070         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
1071                 pio->io_child_error[c] = 0;
1072
1073         if (IO_IS_ALLOCATING(pio)) {
1074                 /*
1075                  * Remember the failed bp so that the io_ready() callback
1076                  * can update its accounting upon reexecution.  The block
1077                  * was already freed in zio_done(); we indicate this with
1078                  * a fill count of -1 so that zio_free() knows to skip it.
1079                  */
1080                 blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1081                 ASSERT(bp->blk_birth == 0 || bp->blk_birth == pio->io_txg);
1082                 bp->blk_fill = BLK_FILL_ALREADY_FREED;
1083                 pio->io_bp_orig = *bp;
1084                 BP_ZERO(bp);
1085         }
1086
1087         /*
1088          * As we reexecute pio's children, new children could be created.
1089          * New children go to the head of the io_child list, however,
1090          * so we will (correctly) not reexecute them.  The key is that
1091          * the remainder of the io_child list, from 'zio_next' onward,
1092          * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'zio'.
1093          */
1094         for (zio = pio->io_child; zio != NULL; zio = zio_next) {
1095                 zio_next = zio->io_sibling_next;
1096                 mutex_enter(&pio->io_lock);
1097                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_READY]++;
1098                 pio->io_children[zio->io_child_type][ZIO_WAIT_DONE]++;
1099                 mutex_exit(&pio->io_lock);
1100                 zio_reexecute(zio);
1101         }
1102
1103         /*
1104          * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
1105          */
1106         zio_execute(pio);
1107 }
1108
1109 void
1110 zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
1111 {
1112         if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
1113                 fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
1114                     "failure and the failure mode property for this pool "
1115                     "is set to panic.", spa_name(spa));
1116
1117         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
1118
1119         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1120
1121         if (spa->spa_suspend_zio_root == NULL)
1122                 spa->spa_suspend_zio_root = zio_root(spa, NULL, NULL, 0);
1123
1124         spa->spa_suspended = B_TRUE;
1125
1126         if (zio != NULL) {
1127                 ASSERT(zio != spa->spa_suspend_zio_root);
1128                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
1129                 ASSERT(zio->io_parent == NULL);
1130                 ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DONE);
1131                 zio_add_child(spa->spa_suspend_zio_root, zio);
1132         }
1133
1134         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1135 }
1136
1137 void
1138 zio_resume(spa_t *spa)
1139 {
1140         zio_t *pio, *zio;
1141
1142         /*
1143          * Reexecute all previously suspended i/o.
1144          */
1145         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1146         spa->spa_suspended = B_FALSE;
1147         cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
1148         pio = spa->spa_suspend_zio_root;
1149         spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
1150         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1151
1152         if (pio == NULL)
1153                 return;
1154
1155         while ((zio = pio->io_child) != NULL) {
1156                 zio_remove_child(pio, zio);
1157                 zio->io_parent = NULL;
1158                 zio_reexecute(zio);
1159         }
1160
1161         ASSERT(pio->io_children[ZIO_CHILD_LOGICAL][ZIO_WAIT_DONE] == 0);
1162
1163         (void) zio_wait(pio);
1164 }
1165
1166 void
1167 zio_resume_wait(spa_t *spa)
1168 {
1169         mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
1170         while (spa_suspended(spa))
1171                 cv_wait(&spa->spa_suspend_cv, &spa->spa_suspend_lock);
1172         mutex_exit(&spa->spa_suspend_lock);
1173 }
1174
1175 /*
1176  * ==========================================================================
1177  * Gang blocks.
1178  *
1179  * A gang block is a collection of small blocks that looks to the DMU
1180  * like one large block.  When zio_dva_allocate() cannot find a block
1181  * of the requested size, due to either severe fragmentation or the pool
1182  * being nearly full, it calls zio_write_gang_block() to construct the
1183  * block from smaller fragments.
1184  *
1185  * A gang block consists of a gang header (zio_gbh_phys_t) and up to
1186  * three (SPA_GBH_NBLKPTRS) gang members.  The gang header is just like
1187  * an indirect block: it's an array of block pointers.  It consumes
1188  * only one sector and hence is allocatable regardless of fragmentation.
1189  * The gang header's bps point to its gang members, which hold the data.
1190  *
1191  * Gang blocks are self-checksumming, using the bp's <vdev, offset, txg>
1192  * as the verifier to ensure uniqueness of the SHA256 checksum.
1193  * Critically, the gang block bp's blk_cksum is the checksum of the data,
1194  * not the gang header.  This ensures that data block signatures (needed for
1195  * deduplication) are independent of how the block is physically stored.
1196  *
1197  * Gang blocks can be nested: a gang member may itself be a gang block.
1198  * Thus every gang block is a tree in which root and all interior nodes are
1199  * gang headers, and the leaves are normal blocks that contain user data.
1200  * The root of the gang tree is called the gang leader.
1201  *
1202  * To perform any operation (read, rewrite, free, claim) on a gang block,
1203  * zio_gang_assemble() first assembles the gang tree (minus data leaves)
1204  * in the io_gang_tree field of the original logical i/o by recursively
1205  * reading the gang leader and all gang headers below it.  This yields
1206  * an in-core tree containing the contents of every gang header and the
1207  * bps for every constituent of the gang block.
1208  *
1209  * With the gang tree now assembled, zio_gang_issue() just walks the gang tree
1210  * and invokes a callback on each bp.  To free a gang block, zio_gang_issue()
1211  * calls zio_free_gang() -- a trivial wrapper around zio_free() -- for each bp.
1212  * zio_claim_gang() provides a similarly trivial wrapper for zio_claim().
1213  * zio_read_gang() is a wrapper around zio_read() that omits reading gang
1214  * headers, since we already have those in io_gang_tree.  zio_rewrite_gang()
1215  * performs a zio_rewrite() of the data or, for gang headers, a zio_rewrite()
1216  * of the gang header plus zio_checksum_compute() of the data to update the
1217  * gang header's blk_cksum as described above.
1218  *
1219  * The two-phase assemble/issue model solves the problem of partial failure --
1220  * what if you'd freed part of a gang block but then couldn't read the
1221  * gang header for another part?  Assembling the entire gang tree first
1222  * ensures that all the necessary gang header I/O has succeeded before
1223  * starting the actual work of free, claim, or write.  Once the gang tree
1224  * is assembled, free and claim are in-memory operations that cannot fail.
1225  *
1226  * In the event that a gang write fails, zio_dva_unallocate() walks the
1227  * gang tree to immediately free (i.e. insert back into the space map)
1228  * everything we've allocated.  This ensures that we don't get ENOSPC
1229  * errors during repeated suspend/resume cycles due to a flaky device.
1230  *
1231  * Gang rewrites only happen during sync-to-convergence.  If we can't assemble
1232  * the gang tree, we won't modify the block, so we can safely defer the free
1233  * (knowing that the block is still intact).  If we *can* assemble the gang
1234  * tree, then even if some of the rewrites fail, zio_dva_unallocate() will free
1235  * each constituent bp and we can allocate a new block on the next sync pass.
1236  *
1237  * In all cases, the gang tree allows complete recovery from partial failure.
1238  * ==========================================================================
1239  */
1240
1241 static zio_t *
1242 zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1243 {
1244         if (gn != NULL)
1245                 return (pio);
1246
1247         return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
1248             NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1249             &pio->io_bookmark));
1250 }
1251
1252 zio_t *
1253 zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1254 {
1255         zio_t *zio;
1256
1257         if (gn != NULL) {
1258                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1259                     gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
1260                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1261                 /*
1262                  * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
1263                  * a new gang block header checksum for it; but no one will
1264                  * compute a new data checksum, so we do that here.  The one
1265                  * exception is the gang leader: the pipeline already computed
1266                  * its data checksum because that stage precedes gang assembly.
1267                  * (Presently, nothing actually uses interior data checksums;
1268                  * this is just good hygiene.)
1269                  */
1270                 if (gn != pio->io_logical->io_gang_tree) {
1271                         zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
1272                             data, BP_GET_PSIZE(bp));
1273                 }
1274         } else {
1275                 zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1276                     data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
1277                     ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1278         }
1279
1280         return (zio);
1281 }
1282
1283 /* ARGSUSED */
1284 zio_t *
1285 zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1286 {
1287         return (zio_free(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1288             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1289 }
1290
1291 /* ARGSUSED */
1292 zio_t *
1293 zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
1294 {
1295         return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
1296             NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
1297 }
1298
1299 static zio_gang_issue_func_t *zio_gang_issue_func[ZIO_TYPES] = {
1300         NULL,
1301         zio_read_gang,
1302         zio_rewrite_gang,
1303         zio_free_gang,
1304         zio_claim_gang,
1305         NULL
1306 };
1307
1308 static void zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio);
1309
1310 static zio_gang_node_t *
1311 zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
1312 {
1313         zio_gang_node_t *gn;
1314
1315         ASSERT(*gnpp == NULL);
1316
1317         gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
1318         gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
1319         *gnpp = gn;
1320
1321         return (gn);
1322 }
1323
1324 static void
1325 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1326 {
1327         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1328
1329         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1330                 ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
1331
1332         zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1333         kmem_free(gn, sizeof (*gn));
1334         *gnpp = NULL;
1335 }
1336
1337 static void
1338 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
1339 {
1340         zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
1341
1342         if (gn == NULL)
1343                 return;
1344
1345         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
1346                 zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
1347
1348         zio_gang_node_free(gnpp);
1349 }
1350
1351 static void
1352 zio_gang_tree_assemble(zio_t *lio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
1353 {
1354         zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1355
1356         ASSERT(lio->io_logical == lio);
1357         ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
1358
1359         zio_nowait(zio_read(lio, lio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
1360             SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
1361             lio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(lio), &lio->io_bookmark));
1362 }
1363
1364 static void
1365 zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
1366 {
1367         zio_t *lio = zio->io_logical;
1368         zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
1369         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1370
1371         ASSERT(zio->io_parent == lio);
1372         ASSERT(zio->io_child == NULL);
1373
1374         if (zio->io_error)
1375                 return;
1376
1377         if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
1378                 byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
1379
1380         ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
1381         ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
1382         ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zbt_magic == ZBT_MAGIC);
1383
1384         for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1385                 blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1386                 if (!BP_IS_GANG(gbp))
1387                         continue;
1388                 zio_gang_tree_assemble(lio, gbp, &gn->gn_child[g]);
1389         }
1390 }
1391
1392 static void
1393 zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
1394 {
1395         zio_t *lio = pio->io_logical;
1396         zio_t *zio;
1397
1398         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
1399         ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(lio->io_bp));
1400         ASSERT(BP_GET_LSIZE(bp) == BP_GET_PSIZE(bp) || gn == lio->io_gang_tree);
1401
1402         /*
1403          * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
1404          * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
1405          */
1406         zio = zio_gang_issue_func[lio->io_type](pio, bp, gn, data);
1407
1408         if (gn != NULL) {
1409                 ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zbt_magic == ZBT_MAGIC);
1410
1411                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1412                         blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
1413                         if (BP_IS_HOLE(gbp))
1414                                 continue;
1415                         zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
1416                         data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
1417                 }
1418         }
1419
1420         if (gn == lio->io_gang_tree)
1421                 ASSERT3P((char *)lio->io_data + lio->io_size, ==, data);
1422
1423         if (zio != pio)
1424                 zio_nowait(zio);
1425 }
1426
1427 static int
1428 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
1429 {
1430         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1431
1432         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio == zio->io_logical);
1433
1434         zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
1435
1436         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1437 }
1438
1439 static int
1440 zio_gang_issue(zio_t *zio)
1441 {
1442         zio_t *lio = zio->io_logical;
1443         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1444
1445         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
1446                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1447
1448         ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio == lio);
1449
1450         if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
1451                 zio_gang_tree_issue(lio, lio->io_gang_tree, bp, lio->io_data);
1452         else
1453                 zio_gang_tree_free(&lio->io_gang_tree);
1454
1455         zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1456
1457         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1458 }
1459
1460 static void
1461 zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
1462 {
1463         zio_t *pio = zio->io_parent;
1464         zio_t *lio = zio->io_logical;
1465         dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
1466         dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
1467         uint64_t asize;
1468
1469         if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
1470                 return;
1471
1472         ASSERT(BP_IS_HOLE(&zio->io_bp_orig));
1473
1474         ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
1475         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, ==, lio->io_prop.zp_ndvas);
1476         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, <=, BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
1477         ASSERT3U(pio->io_prop.zp_ndvas, <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1478         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
1479
1480         mutex_enter(&pio->io_lock);
1481         for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
1482                 ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
1483                 asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
1484                 asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
1485                 DVA_SET_ASIZE(&pdva[d], asize);
1486         }
1487         mutex_exit(&pio->io_lock);
1488 }
1489
1490 static int
1491 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
1492 {
1493         spa_t *spa = pio->io_spa;
1494         blkptr_t *bp = pio->io_bp;
1495         zio_t *lio = pio->io_logical;
1496         zio_t *zio;
1497         zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
1498         zio_gbh_phys_t *gbh;
1499         uint64_t txg = pio->io_txg;
1500         uint64_t resid = pio->io_size;
1501         uint64_t lsize;
1502         int ndvas = lio->io_prop.zp_ndvas;
1503         int gbh_ndvas = MIN(ndvas + 1, spa_max_replication(spa));
1504         zio_prop_t zp;
1505         int error;
1506
1507         error = metaslab_alloc(spa, spa->spa_normal_class, SPA_GANGBLOCKSIZE,
1508             bp, gbh_ndvas, txg, pio == lio ? NULL : lio->io_bp,
1509             METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
1510         if (error) {
1511                 pio->io_error = error;
1512                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1513         }
1514
1515         if (pio == lio) {
1516                 gnpp = &lio->io_gang_tree;
1517         } else {
1518                 gnpp = pio->io_private;
1519                 ASSERT(pio->io_ready == zio_write_gang_member_ready);
1520         }
1521
1522         gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
1523         gbh = gn->gn_gbh;
1524         bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
1525
1526         /*
1527          * Create the gang header.
1528          */
1529         zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
1530             pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
1531
1532         /*
1533          * Create and nowait the gang children.
1534          */
1535         for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
1536                 lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
1537                     SPA_MINBLOCKSIZE);
1538                 ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
1539
1540                 zp.zp_checksum = lio->io_prop.zp_checksum;
1541                 zp.zp_compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
1542                 zp.zp_type = DMU_OT_NONE;
1543                 zp.zp_level = 0;
1544                 zp.zp_ndvas = lio->io_prop.zp_ndvas;
1545
1546                 zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
1547                     (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
1548                     zio_write_gang_member_ready, NULL, &gn->gn_child[g],
1549                     pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
1550                     &pio->io_bookmark));
1551         }
1552
1553         /*
1554          * Set pio's pipeline to just wait for zio to finish.
1555          */
1556         pio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1557
1558         zio_nowait(zio);
1559
1560         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1561 }
1562
1563 /*
1564  * ==========================================================================
1565  * Allocate and free blocks
1566  * ==========================================================================
1567  */
1568
1569 static int
1570 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
1571 {
1572         spa_t *spa = zio->io_spa;
1573         metaslab_class_t *mc = spa->spa_normal_class;
1574         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1575         int error;
1576
1577         ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
1578         ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(bp), ==, 0);
1579         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, >, 0);
1580         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, <=, spa_max_replication(spa));
1581         ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
1582
1583         error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
1584             zio->io_prop.zp_ndvas, zio->io_txg, NULL, 0);
1585
1586         if (error) {
1587                 if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
1588                         return (zio_write_gang_block(zio));
1589                 zio->io_error = error;
1590         }
1591
1592         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1593 }
1594
1595 static int
1596 zio_dva_free(zio_t *zio)
1597 {
1598         metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
1599
1600         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1601 }
1602
1603 static int
1604 zio_dva_claim(zio_t *zio)
1605 {
1606         int error;
1607
1608         error = metaslab_claim(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg);
1609         if (error)
1610                 zio->io_error = error;
1611
1612         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1613 }
1614
1615 /*
1616  * Undo an allocation.  This is used by zio_done() when an I/O fails
1617  * and we want to give back the block we just allocated.
1618  * This handles both normal blocks and gang blocks.
1619  */
1620 static void
1621 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
1622 {
1623         spa_t *spa = zio->io_spa;
1624         boolean_t now = !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE);
1625
1626         ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
1627
1628         if (zio->io_bp == bp && !now) {
1629                 /*
1630                  * This is a rewrite for sync-to-convergence.
1631                  * We can't do a metaslab_free(NOW) because bp wasn't allocated
1632                  * during this sync pass, which means that metaslab_sync()
1633                  * already committed the allocation.
1634                  */
1635                 ASSERT(DVA_EQUAL(BP_IDENTITY(bp),
1636                     BP_IDENTITY(&zio->io_bp_orig)));
1637                 ASSERT(spa_sync_pass(spa) > 1);
1638
1639                 if (BP_IS_GANG(bp) && gn == NULL) {
1640                         /*
1641                          * This is a gang leader whose gang header(s) we
1642                          * couldn't read now, so defer the free until later.
1643                          * The block should still be intact because without
1644                          * the headers, we'd never even start the rewrite.
1645                          */
1646                         bplist_enqueue_deferred(&spa->spa_sync_bplist, bp);
1647                         return;
1648                 }
1649         }
1650
1651         if (!BP_IS_HOLE(bp))
1652                 metaslab_free(spa, bp, bp->blk_birth, now);
1653
1654         if (gn != NULL) {
1655                 for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
1656                         zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
1657                             &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
1658                 }
1659         }
1660 }
1661
1662 /*
1663  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
1664  */
1665 int
1666 zio_alloc_blk(spa_t *spa, uint64_t size, blkptr_t *new_bp, blkptr_t *old_bp,
1667     uint64_t txg)
1668 {
1669         int error;
1670
1671         error = metaslab_alloc(spa, spa->spa_log_class, size,
1672             new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
1673
1674         if (error)
1675                 error = metaslab_alloc(spa, spa->spa_normal_class, size,
1676                     new_bp, 1, txg, old_bp, METASLAB_HINTBP_AVOID);
1677
1678         if (error == 0) {
1679                 BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
1680                 BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
1681                 BP_SET_COMPRESS(new_bp, ZIO_COMPRESS_OFF);
1682                 BP_SET_CHECKSUM(new_bp, ZIO_CHECKSUM_ZILOG);
1683                 BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
1684                 BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
1685                 BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
1686         }
1687
1688         return (error);
1689 }
1690
1691 /*
1692  * Free an intent log block.  We know it can't be a gang block, so there's
1693  * nothing to do except metaslab_free() it.
1694  */
1695 void
1696 zio_free_blk(spa_t *spa, blkptr_t *bp, uint64_t txg)
1697 {
1698         ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
1699
1700         metaslab_free(spa, bp, txg, B_FALSE);
1701 }
1702
1703 /*
1704  * ==========================================================================
1705  * Read and write to physical devices
1706  * ==========================================================================
1707  */
1708
1709 static void
1710 zio_vdev_io_probe_done(zio_t *zio)
1711 {
1712         zio_t *dio;
1713         vdev_t *vd = zio->io_private;
1714
1715         mutex_enter(&vd->vdev_probe_lock);
1716         ASSERT(vd->vdev_probe_zio == zio);
1717         vd->vdev_probe_zio = NULL;
1718         mutex_exit(&vd->vdev_probe_lock);
1719
1720         while ((dio = zio->io_delegate_list) != NULL) {
1721                 zio->io_delegate_list = dio->io_delegate_next;
1722                 dio->io_delegate_next = NULL;
1723                 if (!vdev_accessible(vd, dio))
1724                         dio->io_error = ENXIO;
1725                 zio_execute(dio);
1726         }
1727 }
1728
1729 /*
1730  * Probe the device to determine whether I/O failure is specific to this
1731  * zio (e.g. a bad sector) or affects the entire vdev (e.g. unplugged).
1732  */
1733 static int
1734 zio_vdev_io_probe(zio_t *zio)
1735 {
1736         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1737         zio_t *pio = NULL;
1738         boolean_t created_pio = B_FALSE;
1739
1740         /*
1741          * Don't probe the probe.
1742          */
1743         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_PROBE)
1744                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1745
1746         /*
1747          * To prevent 'probe storms' when a device fails, we create
1748          * just one probe i/o at a time.  All zios that want to probe
1749          * this vdev will join the probe zio's io_delegate_list.
1750          */
1751         mutex_enter(&vd->vdev_probe_lock);
1752
1753         if ((pio = vd->vdev_probe_zio) == NULL) {
1754                 vd->vdev_probe_zio = pio = zio_root(zio->io_spa,
1755                     zio_vdev_io_probe_done, vd, ZIO_FLAG_CANFAIL);
1756                 created_pio = B_TRUE;
1757                 vd->vdev_probe_wanted = B_TRUE;
1758                 spa_async_request(zio->io_spa, SPA_ASYNC_PROBE);
1759         }
1760
1761         zio->io_delegate_next = pio->io_delegate_list;
1762         pio->io_delegate_list = zio;
1763
1764         mutex_exit(&vd->vdev_probe_lock);
1765
1766         if (created_pio) {
1767                 zio_nowait(vdev_probe(vd, pio));
1768                 zio_nowait(pio);
1769         }
1770
1771         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1772 }
1773
1774 static int
1775 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
1776 {
1777         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1778         uint64_t align;
1779         spa_t *spa = zio->io_spa;
1780
1781         ASSERT(zio->io_error == 0);
1782         ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
1783
1784         if (vd == NULL) {
1785                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
1786                         spa_config_enter(spa, SCL_ZIO, zio, RW_READER);
1787
1788                 /*
1789                  * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
1790                  */
1791                 return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
1792         }
1793
1794         align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
1795
1796         if (P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
1797                 uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
1798                 char *abuf = zio_buf_alloc(asize);
1799                 ASSERT(vd == vd->vdev_top);
1800                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
1801                         bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
1802                         bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
1803                 }
1804                 zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
1805         }
1806
1807         ASSERT(P2PHASE(zio->io_offset, align) == 0);
1808         ASSERT(P2PHASE(zio->io_size, align) == 0);
1809         ASSERT(zio->io_type != ZIO_TYPE_WRITE || (spa_mode & FWRITE));
1810
1811         if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
1812             (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
1813
1814                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio) == 0)
1815                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1816
1817                 if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
1818                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1819
1820                 if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
1821                         zio->io_error = ENXIO;
1822                         zio_interrupt(zio);
1823                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1824                 }
1825
1826         }
1827
1828         return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
1829 }
1830
1831 static int
1832 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
1833 {
1834         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1835         vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
1836         boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
1837
1838         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
1839                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1840
1841         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
1842
1843         if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
1844
1845                 vdev_queue_io_done(zio);
1846
1847                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
1848                         vdev_cache_write(zio);
1849
1850                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
1851                         zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd, EIO);
1852
1853                 if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
1854                         zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
1855
1856                 if (zio->io_error) {
1857                         if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
1858                                 zio->io_error = ENXIO;
1859                         } else {
1860                                 unexpected_error = B_TRUE;
1861                         }
1862                 }
1863         }
1864
1865         ops->vdev_op_io_done(zio);
1866
1867         if (unexpected_error)
1868                 return (zio_vdev_io_probe(zio));
1869
1870         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1871 }
1872
1873 static int
1874 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
1875 {
1876         vdev_t *vd = zio->io_vd;
1877
1878         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
1879                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1880
1881         if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
1882                 spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
1883
1884         if (zio->io_vsd != NULL) {
1885                 zio->io_vsd_free(zio);
1886                 zio->io_vsd = NULL;
1887         }
1888
1889         if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
1890                 zio->io_error = zio_handle_fault_injection(zio, EIO);
1891
1892         /*
1893          * If the I/O failed, determine whether we should attempt to retry it.
1894          */
1895         if (zio->io_error && vd == NULL &&
1896             !(zio->io_flags & (ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
1897                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)); /* not a leaf */
1898                 ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_BYPASS));  /* not a leaf */
1899                 zio->io_error = 0;
1900                 zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_RETRY |
1901                     ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE;
1902                 zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START - 1;
1903                 zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE);
1904                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
1905         }
1906
1907         /*
1908          * If we got an error on a leaf device, convert it to ENXIO
1909          * if the device is not accessible at all.
1910          */
1911         if (zio->io_error && vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
1912             !vdev_accessible(vd, zio))
1913                 zio->io_error = ENXIO;
1914
1915         /*
1916          * If we can't write to an interior vdev (mirror or RAID-Z),
1917          * set vdev_cant_write so that we stop trying to allocate from it.
1918          */
1919         if (zio->io_error == ENXIO && zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE &&
1920             vd != NULL && !vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)
1921                 vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
1922
1923         if (zio->io_error)
1924                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
1925
1926         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1927 }
1928
1929 void
1930 zio_vdev_io_reissue(zio_t *zio)
1931 {
1932         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
1933         ASSERT(zio->io_error == 0);
1934
1935         zio->io_stage--;
1936 }
1937
1938 void
1939 zio_vdev_io_redone(zio_t *zio)
1940 {
1941         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_DONE);
1942
1943         zio->io_stage--;
1944 }
1945
1946 void
1947 zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
1948 {
1949         ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START);
1950         ASSERT(zio->io_error == 0);
1951
1952         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_BYPASS;
1953         zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS - 1;
1954 }
1955
1956 /*
1957  * ==========================================================================
1958  * Generate and verify checksums
1959  * ==========================================================================
1960  */
1961 static int
1962 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
1963 {
1964         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1965         enum zio_checksum checksum;
1966
1967         if (bp == NULL) {
1968                 /*
1969                  * This is zio_write_phys().
1970                  * We're either generating a label checksum, or none at all.
1971                  */
1972                 checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
1973
1974                 if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
1975                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1976
1977                 ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
1978         } else {
1979                 if (BP_IS_GANG(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
1980                         ASSERT(!IO_IS_ALLOCATING(zio));
1981                         checksum = ZIO_CHECKSUM_GANG_HEADER;
1982                 } else {
1983                         checksum = BP_GET_CHECKSUM(bp);
1984                 }
1985         }
1986
1987         zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
1988
1989         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
1990 }
1991
1992 static int
1993 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
1994 {
1995         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
1996         int error;
1997
1998         if (bp == NULL) {
1999                 /*
2000                  * This is zio_read_phys().
2001                  * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
2002                  */
2003                 if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
2004                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2005
2006                 ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
2007         }
2008
2009         if ((error = zio_checksum_error(zio)) != 0) {
2010                 zio->io_error = error;
2011                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
2012                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_CHECKSUM,
2013                             zio->io_spa, zio->io_vd, zio, 0, 0);
2014                 }
2015         }
2016
2017         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2018 }
2019
2020 /*
2021  * Called by RAID-Z to ensure we don't compute the checksum twice.
2022  */
2023 void
2024 zio_checksum_verified(zio_t *zio)
2025 {
2026         zio->io_pipeline &= ~(1U << ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY);
2027 }
2028
2029 /*
2030  * ==========================================================================
2031  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
2032  * An error of 0 indictes success.  ENXIO indicates whole-device failure,
2033  * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
2034  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
2035  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
2036  * ==========================================================================
2037  */
2038 int
2039 zio_worst_error(int e1, int e2)
2040 {
2041         static int zio_error_rank[] = { 0, ENXIO, ECKSUM, EIO };
2042         int r1, r2;
2043
2044         for (r1 = 0; r1 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r1++)
2045                 if (e1 == zio_error_rank[r1])
2046                         break;
2047
2048         for (r2 = 0; r2 < sizeof (zio_error_rank) / sizeof (int); r2++)
2049                 if (e2 == zio_error_rank[r2])
2050                         break;
2051
2052         return (r1 > r2 ? e1 : e2);
2053 }
2054
2055 /*
2056  * ==========================================================================
2057  * I/O completion
2058  * ==========================================================================
2059  */
2060 static int
2061 zio_ready(zio_t *zio)
2062 {
2063         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2064         zio_t *pio = zio->io_parent;
2065
2066         if (zio->io_ready) {
2067                 if (BP_IS_GANG(bp) &&
2068                     zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY))
2069                         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2070
2071                 ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
2072                 ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
2073                 ASSERT(zio->io_children[ZIO_CHILD_GANG][ZIO_WAIT_READY] == 0);
2074
2075                 zio->io_ready(zio);
2076         }
2077
2078         if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
2079                 zio->io_bp_copy = *bp;
2080
2081         if (zio->io_error)
2082                 zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
2083
2084         if (pio != NULL)
2085                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
2086
2087         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
2088 }
2089
2090 static int
2091 zio_done(zio_t *zio)
2092 {
2093         spa_t *spa = zio->io_spa;
2094         zio_t *pio = zio->io_parent;
2095         zio_t *lio = zio->io_logical;
2096         blkptr_t *bp = zio->io_bp;
2097         vdev_t *vd = zio->io_vd;
2098         uint64_t psize = zio->io_size;
2099
2100         /*
2101          * If our of children haven't all completed,
2102          * wait for them and then repeat this pipeline stage.
2103          */
2104         if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
2105             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
2106             zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
2107                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2108
2109         for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
2110                 for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
2111                         ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
2112
2113         if (bp != NULL) {
2114                 ASSERT(bp->blk_pad[0] == 0);
2115                 ASSERT(bp->blk_pad[1] == 0);
2116                 ASSERT(bp->blk_pad[2] == 0);
2117                 ASSERT(bcmp(bp, &zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t)) == 0 ||
2118                     (pio != NULL && bp == pio->io_bp));
2119                 if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(bp) &&
2120                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
2121                         ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
2122                         ASSERT3U(zio->io_prop.zp_ndvas, <=, BP_GET_NDVAS(bp));
2123                         ASSERT(BP_COUNT_GANG(bp) == 0 ||
2124                             (BP_COUNT_GANG(bp) == BP_GET_NDVAS(bp)));
2125                 }
2126         }
2127
2128         /*
2129          * If there were child vdev or gang errors, they apply to us now.
2130          */
2131         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_VDEV);
2132         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_GANG);
2133
2134         zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
2135
2136         vdev_stat_update(zio, psize);
2137
2138         if (zio->io_error) {
2139                 /*
2140                  * If this I/O is attached to a particular vdev,
2141                  * generate an error message describing the I/O failure
2142                  * at the block level.  We ignore these errors if the
2143                  * device is currently unavailable.
2144                  */
2145                 if (zio->io_error != ECKSUM && vd != NULL && !vdev_is_dead(vd))
2146                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, spa, vd, zio, 0, 0);
2147
2148                 if ((zio->io_error == EIO ||
2149                     !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) && zio == lio) {
2150                         /*
2151                          * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
2152                          * error and generate a logical data ereport.
2153                          */
2154                         spa_log_error(spa, zio);
2155                         zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, spa, NULL, zio,
2156                             0, 0);
2157                 }
2158         }
2159
2160         if (zio->io_error && zio == lio) {
2161                 /*
2162                  * Determine whether zio should be reexecuted.  This will
2163                  * propagate all the way to the root via zio_notify_parent().
2164                  */
2165                 ASSERT(vd == NULL && bp != NULL);
2166
2167                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio))
2168                         if (zio->io_error != ENOSPC)
2169                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_NOW;
2170                         else
2171                                 zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2172
2173                 if ((zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
2174                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) &&
2175                     zio->io_error == ENXIO &&
2176                     spa_get_failmode(spa) != ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE)
2177                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2178
2179                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL) && !zio->io_reexecute)
2180                         zio->io_reexecute |= ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
2181         }
2182
2183         /*
2184          * If there were logical child errors, they apply to us now.
2185          * We defer this until now to avoid conflating logical child
2186          * errors with errors that happened to the zio itself when
2187          * updating vdev stats and reporting FMA events above.
2188          */
2189         zio_inherit_child_errors(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL);
2190
2191         if (zio->io_reexecute) {
2192                 /*
2193                  * This is a logical I/O that wants to reexecute.
2194                  *
2195                  * Reexecute is top-down.  When an i/o fails, if it's not
2196                  * the root, it simply notifies its parent and sticks around.
2197                  * The parent, seeing that it still has children in zio_done(),
2198                  * does the same.  This percolates all the way up to the root.
2199                  * The root i/o will reexecute or suspend the entire tree.
2200                  *
2201                  * This approach ensures that zio_reexecute() honors
2202                  * all the original i/o dependency relationships, e.g.
2203                  * parents not executing until children are ready.
2204                  */
2205                 ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
2206
2207                 if (IO_IS_ALLOCATING(zio))
2208                         zio_dva_unallocate(zio, zio->io_gang_tree, bp);
2209
2210                 zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2211
2212                 if (pio != NULL) {
2213                         /*
2214                          * We're not a root i/o, so there's nothing to do
2215                          * but notify our parent.  Don't propagate errors
2216                          * upward since we haven't permanently failed yet.
2217                          */
2218                         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
2219                         zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2220                 } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
2221                         /*
2222                          * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
2223                          * until conditions improve (e.g. device comes online).
2224                          */
2225                         zio_suspend(spa, zio);
2226                 } else {
2227                         /*
2228                          * Reexecution is potentially a huge amount of work.
2229                          * Hand it off to the otherwise-unused claim taskq.
2230                          */
2231                         (void) taskq_dispatch(
2232                             spa->spa_zio_taskq[ZIO_TYPE_CLAIM][ZIO_TASKQ_ISSUE],
2233                             (task_func_t *)zio_reexecute, zio, TQ_SLEEP);
2234                 }
2235                 return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2236         }
2237
2238         ASSERT(zio->io_child == NULL);
2239         ASSERT(zio->io_reexecute == 0);
2240         ASSERT(zio->io_error == 0 || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_CANFAIL));
2241
2242         if (zio->io_done)
2243                 zio->io_done(zio);
2244
2245         zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
2246
2247         ASSERT(zio->io_delegate_list == NULL);
2248         ASSERT(zio->io_delegate_next == NULL);
2249
2250         if (pio != NULL) {
2251                 zio_remove_child(pio, zio);
2252                 zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
2253         }
2254
2255         if (zio->io_waiter != NULL) {
2256                 mutex_enter(&zio->io_lock);
2257                 zio->io_executor = NULL;
2258                 cv_broadcast(&zio->io_cv);
2259                 mutex_exit(&zio->io_lock);
2260         } else {
2261                 zio_destroy(zio);
2262         }
2263
2264         return (ZIO_PIPELINE_STOP);
2265 }
2266
2267 /*
2268  * ==========================================================================
2269  * I/O pipeline definition
2270  * ==========================================================================
2271  */
2272 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[ZIO_STAGES] = {
2273         NULL,
2274         zio_issue_async,
2275         zio_read_bp_init,
2276         zio_write_bp_init,
2277         zio_checksum_generate,
2278         zio_gang_assemble,
2279         zio_gang_issue,
2280         zio_dva_allocate,
2281         zio_dva_free,
2282         zio_dva_claim,
2283         zio_ready,
2284         zio_vdev_io_start,
2285         zio_vdev_io_done,
2286         zio_vdev_io_assess,
2287         zio_checksum_verify,
2288         zio_done
2289 };