]> git.proxmox.com Git - mirror_zfs.git/blobdiff - module/zfs/zio.c
Restrict kstats and print real pointers
[mirror_zfs.git] / module / zfs / zio.c
index 7c0e6bf7e8eec0370af24ae4a2c9a79aeb8b9d39..016ac07eabd92eed09bff77ba6f9bed37612cf7d 100644 (file)
  */
 /*
  * Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
- * Copyright (c) 2011, 2014 by Delphix. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2011, 2018 by Delphix. All rights reserved.
  * Copyright (c) 2011 Nexenta Systems, Inc. All rights reserved.
+ * Copyright (c) 2017, Intel Corporation.
  */
 
+#include <sys/sysmacros.h>
 #include <sys/zfs_context.h>
 #include <sys/fm/fs/zfs.h>
 #include <sys/spa.h>
 #include <sys/txg.h>
 #include <sys/spa_impl.h>
 #include <sys/vdev_impl.h>
+#include <sys/vdev_trim.h>
 #include <sys/zio_impl.h>
 #include <sys/zio_compress.h>
 #include <sys/zio_checksum.h>
 #include <sys/ddt.h>
 #include <sys/blkptr.h>
 #include <sys/zfeature.h>
+#include <sys/dsl_scan.h>
+#include <sys/metaslab_impl.h>
+#include <sys/time.h>
+#include <sys/trace_zio.h>
+#include <sys/abd.h>
+#include <sys/dsl_crypt.h>
+#include <sys/cityhash.h>
 
 /*
  * ==========================================================================
  * ==========================================================================
  */
 const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
-       "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl"
+       /*
+        * Note: Linux kernel thread name length is limited
+        * so these names will differ from upstream open zfs.
+        */
+       "z_null", "z_rd", "z_wr", "z_fr", "z_cl", "z_ioctl", "z_trim"
 };
 
+int zio_dva_throttle_enabled = B_TRUE;
+int zio_deadman_log_all = B_FALSE;
+
 /*
  * ==========================================================================
  * I/O kmem caches
@@ -55,12 +72,19 @@ const char *zio_type_name[ZIO_TYPES] = {
  */
 kmem_cache_t *zio_cache;
 kmem_cache_t *zio_link_cache;
-kmem_cache_t *zio_vdev_cache;
 kmem_cache_t *zio_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
 kmem_cache_t *zio_data_buf_cache[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
-int zio_bulk_flags = 0;
-int zio_delay_max = ZIO_DELAY_MAX;
+#if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
+uint64_t zio_buf_cache_allocs[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
+uint64_t zio_buf_cache_frees[SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT];
+#endif
 
+/* Mark IOs as "slow" if they take longer than 30 seconds */
+int zio_slow_io_ms = (30 * MILLISEC);
+
+#define        BP_SPANB(indblkshift, level) \
+       (((uint64_t)1) << ((level) * ((indblkshift) - SPA_BLKPTRSHIFT)))
+#define        COMPARE_META_LEVEL      0x80000000ul
 /*
  * The following actions directly effect the spa's sync-to-convergence logic.
  * The values below define the sync pass when we start performing the action.
@@ -93,34 +117,7 @@ int zio_buf_debug_limit = 0;
 
 static inline void __zio_execute(zio_t *zio);
 
-static int
-zio_cons(void *arg, void *unused, int kmflag)
-{
-       zio_t *zio = arg;
-
-       bzero(zio, sizeof (zio_t));
-
-       mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
-       cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
-
-       list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
-           offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
-       list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
-           offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
-
-       return (0);
-}
-
-static void
-zio_dest(void *arg, void *unused)
-{
-       zio_t *zio = arg;
-
-       mutex_destroy(&zio->io_lock);
-       cv_destroy(&zio->io_cv);
-       list_destroy(&zio->io_parent_list);
-       list_destroy(&zio->io_child_list);
-}
+static void zio_taskq_dispatch(zio_t *, zio_taskq_type_t, boolean_t);
 
 void
 zio_init(void)
@@ -128,25 +125,32 @@ zio_init(void)
        size_t c;
        vmem_t *data_alloc_arena = NULL;
 
-       zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache", sizeof (zio_t), 0,
-           zio_cons, zio_dest, NULL, NULL, NULL, 0);
+       zio_cache = kmem_cache_create("zio_cache",
+           sizeof (zio_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
        zio_link_cache = kmem_cache_create("zio_link_cache",
            sizeof (zio_link_t), 0, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
-       zio_vdev_cache = kmem_cache_create("zio_vdev_cache", sizeof (vdev_io_t),
-           PAGESIZE, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, 0);
 
        /*
         * For small buffers, we want a cache for each multiple of
-        * SPA_MINBLOCKSIZE.  For medium-size buffers, we want a cache
-        * for each quarter-power of 2.  For large buffers, we want
-        * a cache for each multiple of PAGESIZE.
+        * SPA_MINBLOCKSIZE.  For larger buffers, we want a cache
+        * for each quarter-power of 2.
         */
        for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
                size_t size = (c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT;
                size_t p2 = size;
                size_t align = 0;
+               size_t cflags = (size > zio_buf_debug_limit) ? KMC_NODEBUG : 0;
+
+#if defined(_ILP32) && defined(_KERNEL)
+               /*
+                * Cache size limited to 1M on 32-bit platforms until ARC
+                * buffers no longer require virtual address space.
+                */
+               if (size > zfs_max_recordsize)
+                       break;
+#endif
 
-               while (p2 & (p2 - 1))
+               while (!ISP2(p2))
                        p2 &= p2 - 1;
 
 #ifndef _KERNEL
@@ -158,27 +162,32 @@ zio_init(void)
                 */
                if (arc_watch && !IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE))
                        continue;
-#endif
-               if (size <= 4 * SPA_MINBLOCKSIZE) {
+               /*
+                * Here's the problem - on 4K native devices in userland on
+                * Linux using O_DIRECT, buffers must be 4K aligned or I/O
+                * will fail with EINVAL, causing zdb (and others) to coredump.
+                * Since userland probably doesn't need optimized buffer caches,
+                * we just force 4K alignment on everything.
+                */
+               align = 8 * SPA_MINBLOCKSIZE;
+#else
+               if (size < PAGESIZE) {
                        align = SPA_MINBLOCKSIZE;
-               } else if (IS_P2ALIGNED(size, PAGESIZE)) {
-                       align = PAGESIZE;
                } else if (IS_P2ALIGNED(size, p2 >> 2)) {
-                       align = p2 >> 2;
+                       align = PAGESIZE;
                }
+#endif
 
                if (align != 0) {
                        char name[36];
-                       int flags = zio_bulk_flags;
-
                        (void) sprintf(name, "zio_buf_%lu", (ulong_t)size);
                        zio_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
-                           align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, flags);
+                           align, NULL, NULL, NULL, NULL, NULL, cflags);
 
                        (void) sprintf(name, "zio_data_buf_%lu", (ulong_t)size);
                        zio_data_buf_cache[c] = kmem_cache_create(name, size,
                            align, NULL, NULL, NULL, NULL,
-                           data_alloc_arena, flags);
+                           data_alloc_arena, cflags);
                }
        }
 
@@ -205,6 +214,21 @@ zio_fini(void)
        kmem_cache_t *last_data_cache = NULL;
 
        for (c = 0; c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT; c++) {
+#ifdef _ILP32
+               /*
+                * Cache size limited to 1M on 32-bit platforms until ARC
+                * buffers no longer require virtual address space.
+                */
+               if (((c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT) > zfs_max_recordsize)
+                       break;
+#endif
+#if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
+               if (zio_buf_cache_allocs[c] != zio_buf_cache_frees[c])
+                       (void) printf("zio_fini: [%d] %llu != %llu\n",
+                           (int)((c + 1) << SPA_MINBLOCKSHIFT),
+                           (long long unsigned)zio_buf_cache_allocs[c],
+                           (long long unsigned)zio_buf_cache_frees[c]);
+#endif
                if (zio_buf_cache[c] != last_cache) {
                        last_cache = zio_buf_cache[c];
                        kmem_cache_destroy(zio_buf_cache[c]);
@@ -218,7 +242,6 @@ zio_fini(void)
                zio_data_buf_cache[c] = NULL;
        }
 
-       kmem_cache_destroy(zio_vdev_cache);
        kmem_cache_destroy(zio_link_cache);
        kmem_cache_destroy(zio_cache);
 
@@ -244,9 +267,12 @@ zio_buf_alloc(size_t size)
 {
        size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 
-       ASSERT3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
+       VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
+#if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
+       atomic_add_64(&zio_buf_cache_allocs[c], 1);
+#endif
 
-       return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
+       return (kmem_cache_alloc(zio_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
 }
 
 /*
@@ -260,10 +286,9 @@ zio_data_buf_alloc(size_t size)
 {
        size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 
-       ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
+       VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 
-       return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c],
-           KM_PUSHPAGE | KM_NODEBUG));
+       return (kmem_cache_alloc(zio_data_buf_cache[c], KM_PUSHPAGE));
 }
 
 void
@@ -271,7 +296,10 @@ zio_buf_free(void *buf, size_t size)
 {
        size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 
-       ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
+       VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
+#if defined(ZFS_DEBUG) && !defined(_KERNEL)
+       atomic_add_64(&zio_buf_cache_frees[c], 1);
+#endif
 
        kmem_cache_free(zio_buf_cache[c], buf);
 }
@@ -281,27 +309,15 @@ zio_data_buf_free(void *buf, size_t size)
 {
        size_t c = (size - 1) >> SPA_MINBLOCKSHIFT;
 
-       ASSERT(c < SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
+       VERIFY3U(c, <, SPA_MAXBLOCKSIZE >> SPA_MINBLOCKSHIFT);
 
        kmem_cache_free(zio_data_buf_cache[c], buf);
 }
 
-/*
- * Dedicated I/O buffers to ensure that memory fragmentation never prevents
- * or significantly delays the issuing of a zio.   These buffers are used
- * to aggregate I/O and could be used for raidz stripes.
- */
-void *
-zio_vdev_alloc(void)
-{
-       return (kmem_cache_alloc(zio_vdev_cache, KM_PUSHPAGE));
-}
-
-void
-zio_vdev_free(void *buf)
+static void
+zio_abd_free(void *abd, size_t size)
 {
-       kmem_cache_free(zio_vdev_cache, buf);
-
+       abd_free((abd_t *)abd);
 }
 
 /*
@@ -309,13 +325,19 @@ zio_vdev_free(void *buf)
  * Push and pop I/O transform buffers
  * ==========================================================================
  */
-static void
-zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
-       zio_transform_func_t *transform)
+void
+zio_push_transform(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
+    zio_transform_func_t *transform)
 {
-       zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_PUSHPAGE);
+       zio_transform_t *zt = kmem_alloc(sizeof (zio_transform_t), KM_SLEEP);
+
+       /*
+        * Ensure that anyone expecting this zio to contain a linear ABD isn't
+        * going to get a nasty surprise when they try to access the data.
+        */
+       IMPLY(abd_is_linear(zio->io_abd), abd_is_linear(data));
 
-       zt->zt_orig_data = zio->io_data;
+       zt->zt_orig_abd = zio->io_abd;
        zt->zt_orig_size = zio->io_size;
        zt->zt_bufsize = bufsize;
        zt->zt_transform = transform;
@@ -323,11 +345,11 @@ zio_push_transform(zio_t *zio, void *data, uint64_t size, uint64_t bufsize,
        zt->zt_next = zio->io_transform_stack;
        zio->io_transform_stack = zt;
 
-       zio->io_data = data;
+       zio->io_abd = data;
        zio->io_size = size;
 }
 
-static void
+void
 zio_pop_transforms(zio_t *zio)
 {
        zio_transform_t *zt;
@@ -335,12 +357,12 @@ zio_pop_transforms(zio_t *zio)
        while ((zt = zio->io_transform_stack) != NULL) {
                if (zt->zt_transform != NULL)
                        zt->zt_transform(zio,
-                           zt->zt_orig_data, zt->zt_orig_size);
+                           zt->zt_orig_abd, zt->zt_orig_size);
 
                if (zt->zt_bufsize != 0)
-                       zio_buf_free(zio->io_data, zt->zt_bufsize);
+                       abd_free(zio->io_abd);
 
-               zio->io_data = zt->zt_orig_data;
+               zio->io_abd = zt->zt_orig_abd;
                zio->io_size = zt->zt_orig_size;
                zio->io_transform_stack = zt->zt_next;
 
@@ -350,25 +372,163 @@ zio_pop_transforms(zio_t *zio)
 
 /*
  * ==========================================================================
- * I/O transform callbacks for subblocks and decompression
+ * I/O transform callbacks for subblocks, decompression, and decryption
  * ==========================================================================
  */
 static void
-zio_subblock(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
+zio_subblock(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
 {
        ASSERT(zio->io_size > size);
 
        if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
-               bcopy(zio->io_data, data, size);
+               abd_copy(data, zio->io_abd, size);
+}
+
+static void
+zio_decompress(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
+{
+       if (zio->io_error == 0) {
+               void *tmp = abd_borrow_buf(data, size);
+               int ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
+                   zio->io_abd, tmp, zio->io_size, size);
+               abd_return_buf_copy(data, tmp, size);
+
+               if (zio_injection_enabled && ret == 0)
+                       ret = zio_handle_fault_injection(zio, EINVAL);
+
+               if (ret != 0)
+                       zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
+       }
 }
 
 static void
-zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
+zio_decrypt(zio_t *zio, abd_t *data, uint64_t size)
 {
-       if (zio->io_error == 0 &&
-           zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp),
-           zio->io_data, data, zio->io_size, size) != 0)
+       int ret;
+       void *tmp;
+       blkptr_t *bp = zio->io_bp;
+       spa_t *spa = zio->io_spa;
+       uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
+       uint64_t lsize = BP_GET_LSIZE(bp);
+       dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
+       uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
+       uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
+       uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
+       boolean_t no_crypt = B_FALSE;
+
+       ASSERT(BP_USES_CRYPT(bp));
+       ASSERT3U(size, !=, 0);
+
+       if (zio->io_error != 0)
+               return;
+
+       /*
+        * Verify the cksum of MACs stored in an indirect bp. It will always
+        * be possible to verify this since it does not require an encryption
+        * key.
+        */
+       if (BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) {
+               zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
+
+               if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF) {
+                       /*
+                        * We haven't decompressed the data yet, but
+                        * zio_crypt_do_indirect_mac_checksum() requires
+                        * decompressed data to be able to parse out the MACs
+                        * from the indirect block. We decompress it now and
+                        * throw away the result after we are finished.
+                        */
+                       tmp = zio_buf_alloc(lsize);
+                       ret = zio_decompress_data(BP_GET_COMPRESS(bp),
+                           zio->io_abd, tmp, zio->io_size, lsize);
+                       if (ret != 0) {
+                               ret = SET_ERROR(EIO);
+                               goto error;
+                       }
+                       ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum(B_FALSE,
+                           tmp, lsize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
+                       zio_buf_free(tmp, lsize);
+               } else {
+                       ret = zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_FALSE,
+                           zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), mac);
+               }
+               abd_copy(data, zio->io_abd, size);
+
+               if (zio_injection_enabled && ot != DMU_OT_DNODE && ret == 0) {
+                       ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
+                           &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
+               }
+               if (ret != 0)
+                       goto error;
+
+               return;
+       }
+
+       /*
+        * If this is an authenticated block, just check the MAC. It would be
+        * nice to separate this out into its own flag, but for the moment
+        * enum zio_flag is out of bits.
+        */
+       if (BP_IS_AUTHENTICATED(bp)) {
+               if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
+                       ret = spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_FALSE, spa,
+                           dsobj, zio->io_abd, size, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp));
+               } else {
+                       zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
+                       ret = spa_do_crypt_mac_abd(B_FALSE, spa, dsobj,
+                           zio->io_abd, size, mac);
+                       if (zio_injection_enabled && ret == 0) {
+                               ret = zio_handle_decrypt_injection(spa,
+                                   &zio->io_bookmark, ot, ECKSUM);
+                       }
+               }
+               abd_copy(data, zio->io_abd, size);
+
+               if (ret != 0)
+                       goto error;
+
+               return;
+       }
+
+       zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
+
+       if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
+               tmp = abd_borrow_buf_copy(zio->io_abd, sizeof (zil_chain_t));
+               zio_crypt_decode_mac_zil(tmp, mac);
+               abd_return_buf(zio->io_abd, tmp, sizeof (zil_chain_t));
+       } else {
+               zio_crypt_decode_mac_bp(bp, mac);
+       }
+
+       ret = spa_do_crypt_abd(B_FALSE, spa, &zio->io_bookmark, BP_GET_TYPE(bp),
+           BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp), salt, iv, mac, size, data,
+           zio->io_abd, &no_crypt);
+       if (no_crypt)
+               abd_copy(data, zio->io_abd, size);
+
+       if (ret != 0)
+               goto error;
+
+       return;
+
+error:
+       /* assert that the key was found unless this was speculative */
+       ASSERT(ret != EACCES || (zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE));
+
+       /*
+        * If there was a decryption / authentication error return EIO as
+        * the io_error. If this was not a speculative zio, create an ereport.
+        */
+       if (ret == ECKSUM) {
                zio->io_error = SET_ERROR(EIO);
+               if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE) == 0) {
+                       spa_log_error(spa, &zio->io_bookmark);
+                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_AUTHENTICATION,
+                           spa, NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
+               }
+       } else {
+               zio->io_error = ret;
+       }
 }
 
 /*
@@ -376,60 +536,48 @@ zio_decompress(zio_t *zio, void *data, uint64_t size)
  * I/O parent/child relationships and pipeline interlocks
  * ==========================================================================
  */
-/*
- * NOTE - Callers to zio_walk_parents() and zio_walk_children must
- *        continue calling these functions until they return NULL.
- *        Otherwise, the next caller will pick up the list walk in
- *        some indeterminate state.  (Otherwise every caller would
- *        have to pass in a cookie to keep the state represented by
- *        io_walk_link, which gets annoying.)
- */
 zio_t *
-zio_walk_parents(zio_t *cio)
+zio_walk_parents(zio_t *cio, zio_link_t **zl)
 {
-       zio_link_t *zl = cio->io_walk_link;
        list_t *pl = &cio->io_parent_list;
 
-       zl = (zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, zl);
-       cio->io_walk_link = zl;
-
-       if (zl == NULL)
+       *zl = (*zl == NULL) ? list_head(pl) : list_next(pl, *zl);
+       if (*zl == NULL)
                return (NULL);
 
-       ASSERT(zl->zl_child == cio);
-       return (zl->zl_parent);
+       ASSERT((*zl)->zl_child == cio);
+       return ((*zl)->zl_parent);
 }
 
 zio_t *
-zio_walk_children(zio_t *pio)
+zio_walk_children(zio_t *pio, zio_link_t **zl)
 {
-       zio_link_t *zl = pio->io_walk_link;
        list_t *cl = &pio->io_child_list;
 
-       zl = (zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, zl);
-       pio->io_walk_link = zl;
+       ASSERT(MUTEX_HELD(&pio->io_lock));
 
-       if (zl == NULL)
+       *zl = (*zl == NULL) ? list_head(cl) : list_next(cl, *zl);
+       if (*zl == NULL)
                return (NULL);
 
-       ASSERT(zl->zl_parent == pio);
-       return (zl->zl_child);
+       ASSERT((*zl)->zl_parent == pio);
+       return ((*zl)->zl_child);
 }
 
 zio_t *
 zio_unique_parent(zio_t *cio)
 {
-       zio_t *pio = zio_walk_parents(cio);
+       zio_link_t *zl = NULL;
+       zio_t *pio = zio_walk_parents(cio, &zl);
 
-       VERIFY(zio_walk_parents(cio) == NULL);
+       VERIFY3P(zio_walk_parents(cio, &zl), ==, NULL);
        return (pio);
 }
 
 void
 zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
 {
-       zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_PUSHPAGE);
-       int w;
+       zio_link_t *zl = kmem_cache_alloc(zio_link_cache, KM_SLEEP);
 
        /*
         * Logical I/Os can have logical, gang, or vdev children.
@@ -437,17 +585,17 @@ zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
         * Vdev I/Os can only have vdev children.
         * The following ASSERT captures all of these constraints.
         */
-       ASSERT(cio->io_child_type <= pio->io_child_type);
+       ASSERT3S(cio->io_child_type, <=, pio->io_child_type);
 
        zl->zl_parent = pio;
        zl->zl_child = cio;
 
-       mutex_enter(&cio->io_lock);
        mutex_enter(&pio->io_lock);
+       mutex_enter(&cio->io_lock);
 
        ASSERT(pio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] == 0);
 
-       for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
+       for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
                pio->io_children[cio->io_child_type][w] += !cio->io_state[w];
 
        list_insert_head(&pio->io_child_list, zl);
@@ -456,8 +604,8 @@ zio_add_child(zio_t *pio, zio_t *cio)
        pio->io_child_count++;
        cio->io_parent_count++;
 
-       mutex_exit(&pio->io_lock);
        mutex_exit(&cio->io_lock);
+       mutex_exit(&pio->io_lock);
 }
 
 static void
@@ -466,8 +614,8 @@ zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
        ASSERT(zl->zl_parent == pio);
        ASSERT(zl->zl_child == cio);
 
-       mutex_enter(&cio->io_lock);
        mutex_enter(&pio->io_lock);
+       mutex_enter(&cio->io_lock);
 
        list_remove(&pio->io_child_list, zl);
        list_remove(&cio->io_parent_list, zl);
@@ -475,33 +623,39 @@ zio_remove_child(zio_t *pio, zio_t *cio, zio_link_t *zl)
        pio->io_child_count--;
        cio->io_parent_count--;
 
-       mutex_exit(&pio->io_lock);
        mutex_exit(&cio->io_lock);
-
+       mutex_exit(&pio->io_lock);
        kmem_cache_free(zio_link_cache, zl);
 }
 
 static boolean_t
-zio_wait_for_children(zio_t *zio, enum zio_child child, enum zio_wait_type wait)
+zio_wait_for_children(zio_t *zio, uint8_t childbits, enum zio_wait_type wait)
 {
-       uint64_t *countp = &zio->io_children[child][wait];
        boolean_t waiting = B_FALSE;
 
        mutex_enter(&zio->io_lock);
        ASSERT(zio->io_stall == NULL);
-       if (*countp != 0) {
-               zio->io_stage >>= 1;
-               zio->io_stall = countp;
-               waiting = B_TRUE;
+       for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++) {
+               if (!(ZIO_CHILD_BIT_IS_SET(childbits, c)))
+                       continue;
+
+               uint64_t *countp = &zio->io_children[c][wait];
+               if (*countp != 0) {
+                       zio->io_stage >>= 1;
+                       ASSERT3U(zio->io_stage, !=, ZIO_STAGE_OPEN);
+                       zio->io_stall = countp;
+                       waiting = B_TRUE;
+                       break;
+               }
        }
        mutex_exit(&zio->io_lock);
-
        return (waiting);
 }
 
 __attribute__((always_inline))
 static inline void
-zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
+zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait,
+    zio_t **next_to_executep)
 {
        uint64_t *countp = &pio->io_children[zio->io_child_type][wait];
        int *errorp = &pio->io_child_error[zio->io_child_type];
@@ -515,9 +669,38 @@ zio_notify_parent(zio_t *pio, zio_t *zio, enum zio_wait_type wait)
        (*countp)--;
 
        if (*countp == 0 && pio->io_stall == countp) {
+               zio_taskq_type_t type =
+                   pio->io_stage < ZIO_STAGE_VDEV_IO_START ? ZIO_TASKQ_ISSUE :
+                   ZIO_TASKQ_INTERRUPT;
                pio->io_stall = NULL;
                mutex_exit(&pio->io_lock);
-               __zio_execute(pio);
+
+               /*
+                * If we can tell the caller to execute this parent next, do
+                * so.  Otherwise dispatch the parent zio as its own task.
+                *
+                * Having the caller execute the parent when possible reduces
+                * locking on the zio taskq's, reduces context switch
+                * overhead, and has no recursion penalty.  Note that one
+                * read from disk typically causes at least 3 zio's: a
+                * zio_null(), the logical zio_read(), and then a physical
+                * zio.  When the physical ZIO completes, we are able to call
+                * zio_done() on all 3 of these zio's from one invocation of
+                * zio_execute() by returning the parent back to
+                * zio_execute().  Since the parent isn't executed until this
+                * thread returns back to zio_execute(), the caller should do
+                * so promptly.
+                *
+                * In other cases, dispatching the parent prevents
+                * overflowing the stack when we have deeply nested
+                * parent-child relationships, as we do with the "mega zio"
+                * of writes for spa_sync(), and the chain of ZIL blocks.
+                */
+               if (next_to_executep != NULL && *next_to_executep == NULL) {
+                       *next_to_executep = pio;
+               } else {
+                       zio_taskq_dispatch(pio, type, B_FALSE);
+               }
        } else {
                mutex_exit(&pio->io_lock);
        }
@@ -530,6 +713,40 @@ zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
                zio->io_error = zio->io_child_error[c];
 }
 
+int
+zio_bookmark_compare(const void *x1, const void *x2)
+{
+       const zio_t *z1 = x1;
+       const zio_t *z2 = x2;
+
+       if (z1->io_bookmark.zb_objset < z2->io_bookmark.zb_objset)
+               return (-1);
+       if (z1->io_bookmark.zb_objset > z2->io_bookmark.zb_objset)
+               return (1);
+
+       if (z1->io_bookmark.zb_object < z2->io_bookmark.zb_object)
+               return (-1);
+       if (z1->io_bookmark.zb_object > z2->io_bookmark.zb_object)
+               return (1);
+
+       if (z1->io_bookmark.zb_level < z2->io_bookmark.zb_level)
+               return (-1);
+       if (z1->io_bookmark.zb_level > z2->io_bookmark.zb_level)
+               return (1);
+
+       if (z1->io_bookmark.zb_blkid < z2->io_bookmark.zb_blkid)
+               return (-1);
+       if (z1->io_bookmark.zb_blkid > z2->io_bookmark.zb_blkid)
+               return (1);
+
+       if (z1 < z2)
+               return (-1);
+       if (z1 > z2)
+               return (1);
+
+       return (0);
+}
+
 /*
  * ==========================================================================
  * Create the various types of I/O (read, write, free, etc)
@@ -537,22 +754,35 @@ zio_inherit_child_errors(zio_t *zio, enum zio_child c)
  */
 static zio_t *
 zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
-    void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
-    zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
-    vdev_t *vd, uint64_t offset, const zbookmark_phys_t *zb,
-    enum zio_stage stage, enum zio_stage pipeline)
+    abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, zio_done_func_t *done,
+    void *private, zio_type_t type, zio_priority_t priority,
+    enum zio_flag flags, vdev_t *vd, uint64_t offset,
+    const zbookmark_phys_t *zb, enum zio_stage stage,
+    enum zio_stage pipeline)
 {
        zio_t *zio;
 
-       ASSERT3U(size, <=, SPA_MAXBLOCKSIZE);
-       ASSERT(P2PHASE(size, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
+       IMPLY(type != ZIO_TYPE_TRIM, psize <= SPA_MAXBLOCKSIZE);
+       ASSERT(P2PHASE(psize, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
        ASSERT(P2PHASE(offset, SPA_MINBLOCKSIZE) == 0);
 
        ASSERT(!vd || spa_config_held(spa, SCL_STATE_ALL, RW_READER));
        ASSERT(!bp || !(flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER));
        ASSERT(vd || stage == ZIO_STAGE_OPEN);
 
-       zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_PUSHPAGE);
+       IMPLY(lsize != psize, (flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS) != 0);
+
+       zio = kmem_cache_alloc(zio_cache, KM_SLEEP);
+       bzero(zio, sizeof (zio_t));
+
+       mutex_init(&zio->io_lock, NULL, MUTEX_NOLOCKDEP, NULL);
+       cv_init(&zio->io_cv, NULL, CV_DEFAULT, NULL);
+
+       list_create(&zio->io_parent_list, sizeof (zio_link_t),
+           offsetof(zio_link_t, zl_parent_node));
+       list_create(&zio->io_child_list, sizeof (zio_link_t),
+           offsetof(zio_link_t, zl_child_node));
+       metaslab_trace_init(&zio->io_alloc_list);
 
        if (vd != NULL)
                zio->io_child_type = ZIO_CHILD_VDEV;
@@ -564,7 +794,6 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                zio->io_child_type = ZIO_CHILD_LOGICAL;
 
        if (bp != NULL) {
-               zio->io_logical = NULL;
                zio->io_bp = (blkptr_t *)bp;
                zio->io_bp_copy = *bp;
                zio->io_bp_orig = *bp;
@@ -575,55 +804,23 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                        zio->io_logical = zio;
                if (zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG && BP_IS_GANG(bp))
                        pipeline |= ZIO_GANG_STAGES;
-       } else {
-               zio->io_logical = NULL;
-               zio->io_bp = NULL;
-               bzero(&zio->io_bp_copy, sizeof (blkptr_t));
-               bzero(&zio->io_bp_orig, sizeof (blkptr_t));
        }
 
        zio->io_spa = spa;
        zio->io_txg = txg;
-       zio->io_ready = NULL;
-       zio->io_physdone = NULL;
        zio->io_done = done;
        zio->io_private = private;
-       zio->io_prev_space_delta = 0;
        zio->io_type = type;
        zio->io_priority = priority;
        zio->io_vd = vd;
-       zio->io_vsd = NULL;
-       zio->io_vsd_ops = NULL;
        zio->io_offset = offset;
-       zio->io_timestamp = 0;
-       zio->io_delta = 0;
-       zio->io_delay = 0;
-       zio->io_orig_data = zio->io_data = data;
-       zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
+       zio->io_orig_abd = zio->io_abd = data;
+       zio->io_orig_size = zio->io_size = psize;
+       zio->io_lsize = lsize;
        zio->io_orig_flags = zio->io_flags = flags;
        zio->io_orig_stage = zio->io_stage = stage;
        zio->io_orig_pipeline = zio->io_pipeline = pipeline;
-       bzero(&zio->io_prop, sizeof (zio_prop_t));
-       zio->io_cmd = 0;
-       zio->io_reexecute = 0;
-       zio->io_bp_override = NULL;
-       zio->io_walk_link = NULL;
-       zio->io_transform_stack = NULL;
-       zio->io_error = 0;
-       zio->io_child_count = 0;
-       zio->io_phys_children = 0;
-       zio->io_parent_count = 0;
-       zio->io_stall = NULL;
-       zio->io_gang_leader = NULL;
-       zio->io_gang_tree = NULL;
-       zio->io_executor = NULL;
-       zio->io_waiter = NULL;
-       zio->io_cksum_report = NULL;
-       zio->io_ena = 0;
-       bzero(zio->io_child_error, sizeof (int) * ZIO_CHILD_TYPES);
-       bzero(zio->io_children,
-           sizeof (uint64_t) * ZIO_CHILD_TYPES * ZIO_WAIT_TYPES);
-       bzero(&zio->io_bookmark, sizeof (zbookmark_phys_t));
+       zio->io_pipeline_trace = ZIO_STAGE_OPEN;
 
        zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = (stage >= ZIO_STAGE_READY);
        zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = (stage >= ZIO_STAGE_DONE);
@@ -632,6 +829,8 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                zio->io_bookmark = *zb;
 
        if (pio != NULL) {
+               if (zio->io_metaslab_class == NULL)
+                       zio->io_metaslab_class = pio->io_metaslab_class;
                if (zio->io_logical == NULL)
                        zio->io_logical = pio->io_logical;
                if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
@@ -647,6 +846,11 @@ zio_create(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
 static void
 zio_destroy(zio_t *zio)
 {
+       metaslab_trace_fini(&zio->io_alloc_list);
+       list_destroy(&zio->io_parent_list);
+       list_destroy(&zio->io_child_list);
+       mutex_destroy(&zio->io_lock);
+       cv_destroy(&zio->io_cv);
        kmem_cache_free(zio_cache, zio);
 }
 
@@ -656,7 +860,7 @@ zio_null(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, zio_done_func_t *done,
 {
        zio_t *zio;
 
-       zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
+       zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
            ZIO_TYPE_NULL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
            ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_INTERLOCK_PIPELINE);
 
@@ -669,15 +873,137 @@ zio_root(spa_t *spa, zio_done_func_t *done, void *private, enum zio_flag flags)
        return (zio_null(NULL, spa, NULL, done, private, flags));
 }
 
+void
+zfs_blkptr_verify(spa_t *spa, const blkptr_t *bp)
+{
+       if (!DMU_OT_IS_VALID(BP_GET_TYPE(bp))) {
+               zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid TYPE %llu",
+                   bp, (longlong_t)BP_GET_TYPE(bp));
+       }
+       if (BP_GET_CHECKSUM(bp) >= ZIO_CHECKSUM_FUNCTIONS ||
+           BP_GET_CHECKSUM(bp) <= ZIO_CHECKSUM_ON) {
+               zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid CHECKSUM %llu",
+                   bp, (longlong_t)BP_GET_CHECKSUM(bp));
+       }
+       if (BP_GET_COMPRESS(bp) >= ZIO_COMPRESS_FUNCTIONS ||
+           BP_GET_COMPRESS(bp) <= ZIO_COMPRESS_ON) {
+               zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid COMPRESS %llu",
+                   bp, (longlong_t)BP_GET_COMPRESS(bp));
+       }
+       if (BP_GET_LSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
+               zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid LSIZE %llu",
+                   bp, (longlong_t)BP_GET_LSIZE(bp));
+       }
+       if (BP_GET_PSIZE(bp) > SPA_MAXBLOCKSIZE) {
+               zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid PSIZE %llu",
+                   bp, (longlong_t)BP_GET_PSIZE(bp));
+       }
+
+       if (BP_IS_EMBEDDED(bp)) {
+               if (BPE_GET_ETYPE(bp) > NUM_BP_EMBEDDED_TYPES) {
+                       zfs_panic_recover("blkptr at %p has invalid ETYPE %llu",
+                           bp, (longlong_t)BPE_GET_ETYPE(bp));
+               }
+       }
+
+       /*
+        * Do not verify individual DVAs if the config is not trusted. This
+        * will be done once the zio is executed in vdev_mirror_map_alloc.
+        */
+       if (!spa->spa_trust_config)
+               return;
+
+       /*
+        * Pool-specific checks.
+        *
+        * Note: it would be nice to verify that the blk_birth and
+        * BP_PHYSICAL_BIRTH() are not too large.  However, spa_freeze()
+        * allows the birth time of log blocks (and dmu_sync()-ed blocks
+        * that are in the log) to be arbitrarily large.
+        */
+       for (int i = 0; i < BP_GET_NDVAS(bp); i++) {
+               uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(&bp->blk_dva[i]);
+
+               if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children) {
+                       zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
+                           "VDEV %llu",
+                           bp, i, (longlong_t)vdevid);
+                       continue;
+               }
+               vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
+               if (vd == NULL) {
+                       zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
+                           "VDEV %llu",
+                           bp, i, (longlong_t)vdevid);
+                       continue;
+               }
+               if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
+                       zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has hole "
+                           "VDEV %llu",
+                           bp, i, (longlong_t)vdevid);
+                       continue;
+               }
+               if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
+                       /*
+                        * "missing" vdevs are valid during import, but we
+                        * don't have their detailed info (e.g. asize), so
+                        * we can't perform any more checks on them.
+                        */
+                       continue;
+               }
+               uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(&bp->blk_dva[i]);
+               uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(&bp->blk_dva[i]);
+               if (BP_IS_GANG(bp))
+                       asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
+               if (offset + asize > vd->vdev_asize) {
+                       zfs_panic_recover("blkptr at %p DVA %u has invalid "
+                           "OFFSET %llu",
+                           bp, i, (longlong_t)offset);
+               }
+       }
+}
+
+boolean_t
+zfs_dva_valid(spa_t *spa, const dva_t *dva, const blkptr_t *bp)
+{
+       uint64_t vdevid = DVA_GET_VDEV(dva);
+
+       if (vdevid >= spa->spa_root_vdev->vdev_children)
+               return (B_FALSE);
+
+       vdev_t *vd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[vdevid];
+       if (vd == NULL)
+               return (B_FALSE);
+
+       if (vd->vdev_ops == &vdev_hole_ops)
+               return (B_FALSE);
+
+       if (vd->vdev_ops == &vdev_missing_ops) {
+               return (B_FALSE);
+       }
+
+       uint64_t offset = DVA_GET_OFFSET(dva);
+       uint64_t asize = DVA_GET_ASIZE(dva);
+
+       if (BP_IS_GANG(bp))
+               asize = vdev_psize_to_asize(vd, SPA_GANGBLOCKSIZE);
+       if (offset + asize > vd->vdev_asize)
+               return (B_FALSE);
+
+       return (B_TRUE);
+}
+
 zio_t *
 zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
-    void *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
+    abd_t *data, uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
 {
        zio_t *zio;
 
+       zfs_blkptr_verify(spa, bp);
+
        zio = zio_create(pio, spa, BP_PHYSICAL_BIRTH(bp), bp,
-           data, size, done, private,
+           data, size, size, done, private,
            ZIO_TYPE_READ, priority, flags, NULL, 0, zb,
            ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
            ZIO_DDT_CHILD_READ_PIPELINE : ZIO_READ_PIPELINE);
@@ -687,10 +1013,11 @@ zio_read(zio_t *pio, spa_t *spa, const blkptr_t *bp,
 
 zio_t *
 zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
-    void *data, uint64_t size, const zio_prop_t *zp,
-    zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
-    void *private,
-    zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, const zbookmark_phys_t *zb)
+    abd_t *data, uint64_t lsize, uint64_t psize, const zio_prop_t *zp,
+    zio_done_func_t *ready, zio_done_func_t *children_ready,
+    zio_done_func_t *physdone, zio_done_func_t *done,
+    void *private, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
+    const zbookmark_phys_t *zb)
 {
        zio_t *zio;
 
@@ -703,12 +1030,13 @@ zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
            zp->zp_copies > 0 &&
            zp->zp_copies <= spa_max_replication(spa));
 
-       zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
+       zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, lsize, psize, done, private,
            ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
            ZIO_STAGE_OPEN, (flags & ZIO_FLAG_DDT_CHILD) ?
            ZIO_DDT_CHILD_WRITE_PIPELINE : ZIO_WRITE_PIPELINE);
 
        zio->io_ready = ready;
+       zio->io_children_ready = children_ready;
        zio->io_physdone = physdone;
        zio->io_prop = *zp;
 
@@ -716,9 +1044,12 @@ zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
         * Data can be NULL if we are going to call zio_write_override() to
         * provide the already-allocated BP.  But we may need the data to
         * verify a dedup hit (if requested).  In this case, don't try to
-        * dedup (just take the already-allocated BP verbatim).
+        * dedup (just take the already-allocated BP verbatim). Encrypted
+        * dedup blocks need data as well so we also disable dedup in this
+        * case.
         */
-       if (data == NULL && zio->io_prop.zp_dedup_verify) {
+       if (data == NULL &&
+           (zio->io_prop.zp_dedup_verify || zio->io_prop.zp_encrypt)) {
                zio->io_prop.zp_dedup = zio->io_prop.zp_dedup_verify = B_FALSE;
        }
 
@@ -726,14 +1057,14 @@ zio_write(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp,
 }
 
 zio_t *
-zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, void *data,
+zio_rewrite(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp, abd_t *data,
     uint64_t size, zio_done_func_t *done, void *private,
     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, zbookmark_phys_t *zb)
 {
        zio_t *zio;
 
-       zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, done, private,
-           ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags, NULL, 0, zb,
+       zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, data, size, size, done, private,
+           ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_IO_REWRITE, NULL, 0, zb,
            ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_REWRITE_PIPELINE);
 
        return (zio);
@@ -762,6 +1093,8 @@ void
 zio_free(spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp)
 {
 
+       zfs_blkptr_verify(spa, bp);
+
        /*
         * The check for EMBEDDED is a performance optimization.  We
         * process the free here (by ignoring it) rather than
@@ -802,6 +1135,7 @@ zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
 
        metaslab_check_free(spa, bp);
        arc_freed(spa, bp);
+       dsl_scan_freed(spa, bp);
 
        /*
         * GANG and DEDUP blocks can induce a read (for the gang block header,
@@ -812,8 +1146,8 @@ zio_free_sync(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
                stage |= ZIO_STAGE_ISSUE_ASYNC;
 
        zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
-           NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
-           NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
+           BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, ZIO_TYPE_FREE, ZIO_PRIORITY_NOW,
+           flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, stage);
 
        return (zio);
 }
@@ -824,7 +1158,7 @@ zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
 {
        zio_t *zio;
 
-       dprintf_bp(bp, "claiming in txg %llu", txg);
+       zfs_blkptr_verify(spa, bp);
 
        if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
                return (zio_null(pio, spa, NULL, NULL, NULL, 0));
@@ -841,13 +1175,15 @@ zio_claim(zio_t *pio, spa_t *spa, uint64_t txg, const blkptr_t *bp,
         * starts allocating blocks -- so that nothing is allocated twice.
         * If txg == 0 we just verify that the block is claimable.
         */
-       ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <, spa_first_txg(spa));
-       ASSERT(txg == spa_first_txg(spa) || txg == 0);
+       ASSERT3U(spa->spa_uberblock.ub_rootbp.blk_birth, <,
+           spa_min_claim_txg(spa));
+       ASSERT(txg == spa_min_claim_txg(spa) || txg == 0);
        ASSERT(!BP_GET_DEDUP(bp) || !spa_writeable(spa));       /* zdb(1M) */
 
        zio = zio_create(pio, spa, txg, bp, NULL, BP_GET_PSIZE(bp),
-           done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW, flags,
-           NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
+           BP_GET_PSIZE(bp), done, private, ZIO_TYPE_CLAIM, ZIO_PRIORITY_NOW,
+           flags, NULL, 0, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_CLAIM_PIPELINE);
+       ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
 
        return (zio);
 }
@@ -860,7 +1196,7 @@ zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
        int c;
 
        if (vd->vdev_children == 0) {
-               zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, done, private,
+               zio = zio_create(pio, spa, 0, NULL, NULL, 0, 0, done, private,
                    ZIO_TYPE_IOCTL, ZIO_PRIORITY_NOW, flags, vd, 0, NULL,
                    ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_IOCTL_PIPELINE);
 
@@ -876,9 +1212,29 @@ zio_ioctl(zio_t *pio, spa_t *spa, vdev_t *vd, int cmd,
        return (zio);
 }
 
+zio_t *
+zio_trim(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
+    zio_done_func_t *done, void *private, zio_priority_t priority,
+    enum zio_flag flags, enum trim_flag trim_flags)
+{
+       zio_t *zio;
+
+       ASSERT0(vd->vdev_children);
+       ASSERT0(P2PHASE(offset, 1ULL << vd->vdev_ashift));
+       ASSERT0(P2PHASE(size, 1ULL << vd->vdev_ashift));
+       ASSERT3U(size, !=, 0);
+
+       zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, NULL, size, size, done,
+           private, ZIO_TYPE_TRIM, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL,
+           vd, offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_TRIM_PIPELINE);
+       zio->io_trim_flags = trim_flags;
+
+       return (zio);
+}
+
 zio_t *
 zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
-    void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
+    abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
 {
        zio_t *zio;
@@ -888,9 +1244,9 @@ zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
            offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
        ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
 
-       zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
-           ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
-           NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
+       zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
+           private, ZIO_TYPE_READ, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
+           offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_READ_PHYS_PIPELINE);
 
        zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
 
@@ -899,7 +1255,7 @@ zio_read_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
 
 zio_t *
 zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
-    void *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
+    abd_t *data, int checksum, zio_done_func_t *done, void *private,
     zio_priority_t priority, enum zio_flag flags, boolean_t labels)
 {
        zio_t *zio;
@@ -909,21 +1265,22 @@ zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
            offset >= vd->vdev_psize - VDEV_LABEL_END_SIZE);
        ASSERT3U(offset + size, <=, vd->vdev_psize);
 
-       zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, done, private,
-           ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd, offset,
-           NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
+       zio = zio_create(pio, vd->vdev_spa, 0, NULL, data, size, size, done,
+           private, ZIO_TYPE_WRITE, priority, flags | ZIO_FLAG_PHYSICAL, vd,
+           offset, NULL, ZIO_STAGE_OPEN, ZIO_WRITE_PHYS_PIPELINE);
 
        zio->io_prop.zp_checksum = checksum;
 
-       if (zio_checksum_table[checksum].ci_eck) {
+       if (zio_checksum_table[checksum].ci_flags & ZCHECKSUM_FLAG_EMBEDDED) {
                /*
                 * zec checksums are necessarily destructive -- they modify
                 * the end of the write buffer to hold the verifier/checksum.
                 * Therefore, we must make a local copy in case the data is
                 * being written to multiple places in parallel.
                 */
-               void *wbuf = zio_buf_alloc(size);
-               bcopy(data, wbuf, size);
+               abd_t *wbuf = abd_alloc_sametype(data, size);
+               abd_copy(wbuf, data, size);
+
                zio_push_transform(zio, wbuf, size, size, NULL);
        }
 
@@ -935,14 +1292,21 @@ zio_write_phys(zio_t *pio, vdev_t *vd, uint64_t offset, uint64_t size,
  */
 zio_t *
 zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
-       void *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
-       enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
+    abd_t *data, uint64_t size, int type, zio_priority_t priority,
+    enum zio_flag flags, zio_done_func_t *done, void *private)
 {
        enum zio_stage pipeline = ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE;
        zio_t *zio;
 
-       ASSERT(vd->vdev_parent ==
-           (pio->io_vd ? pio->io_vd : pio->io_spa->spa_root_vdev));
+       /*
+        * vdev child I/Os do not propagate their error to the parent.
+        * Therefore, for correct operation the caller *must* check for
+        * and handle the error in the child i/o's done callback.
+        * The only exceptions are i/os that we don't care about
+        * (OPTIONAL or REPAIR).
+        */
+       ASSERT((flags & ZIO_FLAG_OPTIONAL) || (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) ||
+           done != NULL);
 
        if (type == ZIO_TYPE_READ && bp != NULL) {
                /*
@@ -955,10 +1319,12 @@ zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
                pio->io_pipeline &= ~ZIO_STAGE_CHECKSUM_VERIFY;
        }
 
-       if (vd->vdev_children == 0)
+       if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
+               ASSERT0(vd->vdev_children);
                offset += VDEV_LABEL_START_SIZE;
+       }
 
-       flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
+       flags |= ZIO_VDEV_CHILD_FLAGS(pio);
 
        /*
         * If we've decided to do a repair, the write is not speculative --
@@ -967,9 +1333,30 @@ zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
        if (flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)
                flags &= ~ZIO_FLAG_SPECULATIVE;
 
-       zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size,
+       /*
+        * If we're creating a child I/O that is not associated with a
+        * top-level vdev, then the child zio is not an allocating I/O.
+        * If this is a retried I/O then we ignore it since we will
+        * have already processed the original allocating I/O.
+        */
+       if (flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
+           (vd != vd->vdev_top || (flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY))) {
+               ASSERT(pio->io_metaslab_class != NULL);
+               ASSERT(pio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
+               ASSERT(type == ZIO_TYPE_WRITE);
+               ASSERT(priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+               ASSERT(!(flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
+               ASSERT(!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE) ||
+                   pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG);
+
+               flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
+       }
+
+
+       zio = zio_create(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp, data, size, size,
            done, private, type, priority, flags, vd, offset, &pio->io_bookmark,
            ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, pipeline);
+       ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
 
        zio->io_physdone = pio->io_physdone;
        if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && zio->io_logical != NULL)
@@ -979,16 +1366,16 @@ zio_vdev_child_io(zio_t *pio, blkptr_t *bp, vdev_t *vd, uint64_t offset,
 }
 
 zio_t *
-zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, void *data, uint64_t size,
-       int type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
-       zio_done_func_t *done, void *private)
+zio_vdev_delegated_io(vdev_t *vd, uint64_t offset, abd_t *data, uint64_t size,
+    zio_type_t type, zio_priority_t priority, enum zio_flag flags,
+    zio_done_func_t *done, void *private)
 {
        zio_t *zio;
 
        ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);
 
        zio = zio_create(NULL, vd->vdev_spa, 0, NULL,
-           data, size, done, private, type, priority,
+           data, size, size, done, private, type, priority,
            flags | ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_DONT_RETRY | ZIO_FLAG_DELEGATED,
            vd, offset, NULL,
            ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1, ZIO_VDEV_CHILD_PIPELINE);
@@ -1007,9 +1394,9 @@ zio_flush(zio_t *zio, vdev_t *vd)
 void
 zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
 {
-       ASSERT(zio->io_executor == NULL);
-       ASSERT(zio->io_orig_size == zio->io_size);
-       ASSERT(size <= zio->io_size);
+       ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
+       ASSERT3U(zio->io_orig_size, ==, zio->io_size);
+       ASSERT3U(size, <=, zio->io_size);
 
        /*
         * We don't shrink for raidz because of problems with the
@@ -1017,8 +1404,11 @@ zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
         * Note, BP_IS_RAIDZ() assumes no compression.
         */
        ASSERT(BP_GET_COMPRESS(zio->io_bp) == ZIO_COMPRESS_OFF);
-       if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp))
-               zio->io_orig_size = zio->io_size = size;
+       if (!BP_IS_RAIDZ(zio->io_bp)) {
+               /* we are not doing a raw write */
+               ASSERT3U(zio->io_size, ==, zio->io_lsize);
+               zio->io_orig_size = zio->io_size = zio->io_lsize = size;
+       }
 }
 
 /*
@@ -1027,26 +1417,39 @@ zio_shrink(zio_t *zio, uint64_t size)
  * ==========================================================================
  */
 
-static int
+static zio_t *
 zio_read_bp_init(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
+       uint64_t psize =
+           BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
+
+       ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
 
        if (BP_GET_COMPRESS(bp) != ZIO_COMPRESS_OFF &&
            zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
-           !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)) {
-               uint64_t psize =
-                   BP_IS_EMBEDDED(bp) ? BPE_GET_PSIZE(bp) : BP_GET_PSIZE(bp);
-               void *cbuf = zio_buf_alloc(psize);
+           !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
+               zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
+                   psize, psize, zio_decompress);
+       }
 
-               zio_push_transform(zio, cbuf, psize, psize, zio_decompress);
+       if (((BP_IS_PROTECTED(bp) && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT)) ||
+           BP_HAS_INDIRECT_MAC_CKSUM(bp)) &&
+           zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL) {
+               zio_push_transform(zio, abd_alloc_sametype(zio->io_abd, psize),
+                   psize, psize, zio_decrypt);
        }
 
        if (BP_IS_EMBEDDED(bp) && BPE_GET_ETYPE(bp) == BP_EMBEDDED_TYPE_DATA) {
+               int psize = BPE_GET_PSIZE(bp);
+               void *data = abd_borrow_buf(zio->io_abd, psize);
+
                zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
-               decode_embedded_bp_compressed(bp, zio->io_data);
+               decode_embedded_bp_compressed(bp, data);
+               abd_return_buf_copy(zio->io_abd, data, psize);
        } else {
                ASSERT(!BP_IS_EMBEDDED(bp));
+               ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
        }
 
        if (!DMU_OT_IS_METADATA(BP_GET_TYPE(bp)) && BP_GET_LEVEL(bp) == 0)
@@ -1058,34 +1461,21 @@ zio_read_bp_init(zio_t *zio)
        if (BP_GET_DEDUP(bp) && zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL)
                zio->io_pipeline = ZIO_DDT_READ_PIPELINE;
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_write_bp_init(zio_t *zio)
 {
-       spa_t *spa = zio->io_spa;
-       zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
-       enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
-       blkptr_t *bp = zio->io_bp;
-       uint64_t lsize = zio->io_size;
-       uint64_t psize = lsize;
-       int pass = 1;
-
-       /*
-        * If our children haven't all reached the ready stage,
-        * wait for them and then repeat this pipeline stage.
-        */
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
-           zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_READY))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
-
        if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
-               return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               return (zio);
 
        ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
 
        if (zio->io_bp_override) {
+               blkptr_t *bp = zio->io_bp;
+               zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
+
                ASSERT(bp->blk_birth != zio->io_txg);
                ASSERT(BP_GET_DEDUP(zio->io_bp_override) == 0);
 
@@ -1093,7 +1483,7 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 
                if (BP_IS_EMBEDDED(bp))
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
 
                /*
                 * If we've been overridden and nopwrite is set then
@@ -1102,26 +1492,73 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                 */
                if (!BP_IS_HOLE(bp) && zp->zp_nopwrite) {
                        ASSERT(!zp->zp_dedup);
+                       ASSERT3U(BP_GET_CHECKSUM(bp), ==, zp->zp_checksum);
                        zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
                }
 
                ASSERT(!zp->zp_nopwrite);
 
                if (BP_IS_HOLE(bp) || !zp->zp_dedup)
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
 
-               ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup ||
-                   zp->zp_dedup_verify);
+               ASSERT((zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
+                   ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP) || zp->zp_dedup_verify);
 
-               if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum) {
+               if (BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum &&
+                   !zp->zp_encrypt) {
                        BP_SET_DEDUP(bp, 1);
                        zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_DDT_WRITE;
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
                }
-               zio->io_bp_override = NULL;
-               BP_ZERO(bp);
-       }
+
+               /*
+                * We were unable to handle this as an override bp, treat
+                * it as a regular write I/O.
+                */
+               zio->io_bp_override = NULL;
+               *bp = zio->io_bp_orig;
+               zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
+       }
+
+       return (zio);
+}
+
+static zio_t *
+zio_write_compress(zio_t *zio)
+{
+       spa_t *spa = zio->io_spa;
+       zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
+       enum zio_compress compress = zp->zp_compress;
+       blkptr_t *bp = zio->io_bp;
+       uint64_t lsize = zio->io_lsize;
+       uint64_t psize = zio->io_size;
+       int pass = 1;
+
+       /*
+        * If our children haven't all reached the ready stage,
+        * wait for them and then repeat this pipeline stage.
+        */
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL_BIT |
+           ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_READY)) {
+               return (NULL);
+       }
+
+       if (!IO_IS_ALLOCATING(zio))
+               return (zio);
+
+       if (zio->io_children_ready != NULL) {
+               /*
+                * Now that all our children are ready, run the callback
+                * associated with this zio in case it wants to modify the
+                * data to be written.
+                */
+               ASSERT3U(zp->zp_level, >, 0);
+               zio->io_children_ready(zio);
+       }
+
+       ASSERT(zio->io_child_type != ZIO_CHILD_DDT);
+       ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
 
        if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg) {
                /*
@@ -1147,13 +1584,16 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                    spa_max_replication(spa)) == BP_GET_NDVAS(bp));
        }
 
-       if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF) {
+       /* If it's a compressed write that is not raw, compress the buffer. */
+       if (compress != ZIO_COMPRESS_OFF &&
+           !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_COMPRESS)) {
                void *cbuf = zio_buf_alloc(lsize);
-               psize = zio_compress_data(compress, zio->io_data, cbuf, lsize);
+               psize = zio_compress_data(compress, zio->io_abd, cbuf, lsize);
                if (psize == 0 || psize == lsize) {
                        compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
                        zio_buf_free(cbuf, lsize);
-               } else if (!zp->zp_dedup && psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
+               } else if (!zp->zp_dedup && !zp->zp_encrypt &&
+                   psize <= BPE_PAYLOAD_SIZE &&
                    zp->zp_level == 0 && !DMU_OT_HAS_FILL(zp->zp_type) &&
                    spa_feature_is_enabled(spa, SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA)) {
                        encode_embedded_bp_compressed(bp,
@@ -1166,26 +1606,56 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                        zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
                        ASSERT(spa_feature_is_active(spa,
                            SPA_FEATURE_EMBEDDED_DATA));
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
                } else {
                        /*
-                        * Round up compressed size to MINBLOCKSIZE and
-                        * zero the tail.
+                        * Round up compressed size up to the ashift
+                        * of the smallest-ashift device, and zero the tail.
+                        * This ensures that the compressed size of the BP
+                        * (and thus compressratio property) are correct,
+                        * in that we charge for the padding used to fill out
+                        * the last sector.
                         */
-                       size_t rounded =
-                           P2ROUNDUP(psize, (size_t)SPA_MINBLOCKSIZE);
-                       if (rounded > psize) {
-                               bzero((char *)cbuf + psize, rounded - psize);
-                               psize = rounded;
-                       }
-                       if (psize == lsize) {
+                       ASSERT3U(spa->spa_min_ashift, >=, SPA_MINBLOCKSHIFT);
+                       size_t rounded = (size_t)P2ROUNDUP(psize,
+                           1ULL << spa->spa_min_ashift);
+                       if (rounded >= lsize) {
                                compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
                                zio_buf_free(cbuf, lsize);
+                               psize = lsize;
                        } else {
-                               zio_push_transform(zio, cbuf,
+                               abd_t *cdata = abd_get_from_buf(cbuf, lsize);
+                               abd_take_ownership_of_buf(cdata, B_TRUE);
+                               abd_zero_off(cdata, psize, rounded - psize);
+                               psize = rounded;
+                               zio_push_transform(zio, cdata,
                                    psize, lsize, NULL);
                        }
                }
+
+               /*
+                * We were unable to handle this as an override bp, treat
+                * it as a regular write I/O.
+                */
+               zio->io_bp_override = NULL;
+               *bp = zio->io_bp_orig;
+               zio->io_pipeline = zio->io_orig_pipeline;
+
+       } else if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) != 0 &&
+           zp->zp_type == DMU_OT_DNODE) {
+               /*
+                * The DMU actually relies on the zio layer's compression
+                * to free metadnode blocks that have had all contained
+                * dnodes freed. As a result, even when doing a raw
+                * receive, we must check whether the block can be compressed
+                * to a hole.
+                */
+               psize = zio_compress_data(ZIO_COMPRESS_EMPTY,
+                   zio->io_abd, NULL, lsize);
+               if (psize == 0)
+                       compress = ZIO_COMPRESS_OFF;
+       } else {
+               ASSERT3U(psize, !=, 0);
        }
 
        /*
@@ -1199,8 +1669,9 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
        if (!BP_IS_HOLE(bp) && bp->blk_birth == zio->io_txg &&
            BP_GET_PSIZE(bp) == psize &&
            pass >= zfs_sync_pass_rewrite) {
+               VERIFY3U(psize, !=, 0);
                enum zio_stage gang_stages = zio->io_pipeline & ZIO_GANG_STAGES;
-               ASSERT(psize != 0);
+
                zio->io_pipeline = ZIO_REWRITE_PIPELINE | gang_stages;
                zio->io_flags |= ZIO_FLAG_IO_REWRITE;
        } else {
@@ -1230,6 +1701,8 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                if (zp->zp_dedup) {
                        ASSERT(zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
                        ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
+                       ASSERT(!zp->zp_encrypt ||
+                           DMU_OT_IS_ENCRYPTED(zp->zp_type));
                        zio->io_pipeline = ZIO_DDT_WRITE_PIPELINE;
                }
                if (zp->zp_nopwrite) {
@@ -1238,11 +1711,10 @@ zio_write_bp_init(zio_t *zio)
                        zio->io_pipeline |= ZIO_STAGE_NOP_WRITE;
                }
        }
-
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_free_bp_init(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
@@ -1252,7 +1724,9 @@ zio_free_bp_init(zio_t *zio)
                        zio->io_pipeline = ZIO_DDT_FREE_PIPELINE;
        }
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       ASSERT3P(zio->io_bp, ==, &zio->io_bp_copy);
+
+       return (zio);
 }
 
 /*
@@ -1286,7 +1760,8 @@ zio_taskq_dispatch(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q, boolean_t cutinline)
         * If this is a high priority I/O, then use the high priority taskq if
         * available.
         */
-       if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW &&
+       if ((zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_NOW ||
+           zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE) &&
            spa->spa_zio_taskq[t][q + 1].stqs_count != 0)
                q++;
 
@@ -1307,9 +1782,8 @@ zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
 {
        kthread_t *executor = zio->io_executor;
        spa_t *spa = zio->io_spa;
-       zio_type_t t;
 
-       for (t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
+       for (zio_type_t t = 0; t < ZIO_TYPES; t++) {
                spa_taskqs_t *tqs = &spa->spa_zio_taskq[t][q];
                uint_t i;
                for (i = 0; i < tqs->stqs_count; i++) {
@@ -1321,12 +1795,12 @@ zio_taskq_member(zio_t *zio, zio_taskq_type_t q)
        return (B_FALSE);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_issue_async(zio_t *zio)
 {
        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       return (NULL);
 }
 
 void
@@ -1335,6 +1809,151 @@ zio_interrupt(zio_t *zio)
        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT, B_FALSE);
 }
 
+void
+zio_delay_interrupt(zio_t *zio)
+{
+       /*
+        * The timeout_generic() function isn't defined in userspace, so
+        * rather than trying to implement the function, the zio delay
+        * functionality has been disabled for userspace builds.
+        */
+
+#ifdef _KERNEL
+       /*
+        * If io_target_timestamp is zero, then no delay has been registered
+        * for this IO, thus jump to the end of this function and "skip" the
+        * delay; issuing it directly to the zio layer.
+        */
+       if (zio->io_target_timestamp != 0) {
+               hrtime_t now = gethrtime();
+
+               if (now >= zio->io_target_timestamp) {
+                       /*
+                        * This IO has already taken longer than the target
+                        * delay to complete, so we don't want to delay it
+                        * any longer; we "miss" the delay and issue it
+                        * directly to the zio layer. This is likely due to
+                        * the target latency being set to a value less than
+                        * the underlying hardware can satisfy (e.g. delay
+                        * set to 1ms, but the disks take 10ms to complete an
+                        * IO request).
+                        */
+
+                       DTRACE_PROBE2(zio__delay__miss, zio_t *, zio,
+                           hrtime_t, now);
+
+                       zio_interrupt(zio);
+               } else {
+                       taskqid_t tid;
+                       hrtime_t diff = zio->io_target_timestamp - now;
+                       clock_t expire_at_tick = ddi_get_lbolt() +
+                           NSEC_TO_TICK(diff);
+
+                       DTRACE_PROBE3(zio__delay__hit, zio_t *, zio,
+                           hrtime_t, now, hrtime_t, diff);
+
+                       if (NSEC_TO_TICK(diff) == 0) {
+                               /* Our delay is less than a jiffy - just spin */
+                               zfs_sleep_until(zio->io_target_timestamp);
+                               zio_interrupt(zio);
+                       } else {
+                               /*
+                                * Use taskq_dispatch_delay() in the place of
+                                * OpenZFS's timeout_generic().
+                                */
+                               tid = taskq_dispatch_delay(system_taskq,
+                                   (task_func_t *)zio_interrupt,
+                                   zio, TQ_NOSLEEP, expire_at_tick);
+                               if (tid == TASKQID_INVALID) {
+                                       /*
+                                        * Couldn't allocate a task.  Just
+                                        * finish the zio without a delay.
+                                        */
+                                       zio_interrupt(zio);
+                               }
+                       }
+               }
+               return;
+       }
+#endif
+       DTRACE_PROBE1(zio__delay__skip, zio_t *, zio);
+       zio_interrupt(zio);
+}
+
+static void
+zio_deadman_impl(zio_t *pio, int ziodepth)
+{
+       zio_t *cio, *cio_next;
+       zio_link_t *zl = NULL;
+       vdev_t *vd = pio->io_vd;
+
+       if (zio_deadman_log_all || (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf)) {
+               vdev_queue_t *vq = vd ? &vd->vdev_queue : NULL;
+               zbookmark_phys_t *zb = &pio->io_bookmark;
+               uint64_t delta = gethrtime() - pio->io_timestamp;
+               uint64_t failmode = spa_get_deadman_failmode(pio->io_spa);
+
+               zfs_dbgmsg("slow zio[%d]: zio=%px timestamp=%llu "
+                   "delta=%llu queued=%llu io=%llu "
+                   "path=%s last=%llu "
+                   "type=%d priority=%d flags=0x%x "
+                   "stage=0x%x pipeline=0x%x pipeline-trace=0x%x "
+                   "objset=%llu object=%llu level=%llu blkid=%llu "
+                   "offset=%llu size=%llu error=%d",
+                   ziodepth, pio, pio->io_timestamp,
+                   delta, pio->io_delta, pio->io_delay,
+                   vd ? vd->vdev_path : "NULL", vq ? vq->vq_io_complete_ts : 0,
+                   pio->io_type, pio->io_priority, pio->io_flags,
+                   pio->io_stage, pio->io_pipeline, pio->io_pipeline_trace,
+                   zb->zb_objset, zb->zb_object, zb->zb_level, zb->zb_blkid,
+                   pio->io_offset, pio->io_size, pio->io_error);
+               zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DEADMAN,
+                   pio->io_spa, vd, zb, pio, 0, 0);
+
+               if (failmode == ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE &&
+                   taskq_empty_ent(&pio->io_tqent)) {
+                       zio_interrupt(pio);
+               }
+       }
+
+       mutex_enter(&pio->io_lock);
+       for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
+               cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
+               zio_deadman_impl(cio, ziodepth + 1);
+       }
+       mutex_exit(&pio->io_lock);
+}
+
+/*
+ * Log the critical information describing this zio and all of its children
+ * using the zfs_dbgmsg() interface then post deadman event for the ZED.
+ */
+void
+zio_deadman(zio_t *pio, char *tag)
+{
+       spa_t *spa = pio->io_spa;
+       char *name = spa_name(spa);
+
+       if (!zfs_deadman_enabled || spa_suspended(spa))
+               return;
+
+       zio_deadman_impl(pio, 0);
+
+       switch (spa_get_deadman_failmode(spa)) {
+       case ZIO_FAILURE_MODE_WAIT:
+               zfs_dbgmsg("%s waiting for hung I/O to pool '%s'", tag, name);
+               break;
+
+       case ZIO_FAILURE_MODE_CONTINUE:
+               zfs_dbgmsg("%s restarting hung I/O for pool '%s'", tag, name);
+               break;
+
+       case ZIO_FAILURE_MODE_PANIC:
+               fm_panic("%s determined I/O to pool '%s' is hung.", tag, name);
+               break;
+       }
+}
+
 /*
  * Execute the I/O pipeline until one of the following occurs:
  * (1) the I/O completes; (2) the pipeline stalls waiting for
@@ -1368,18 +1987,42 @@ zio_execute(zio_t *zio)
        spl_fstrans_unmark(cookie);
 }
 
+/*
+ * Used to determine if in the current context the stack is sized large
+ * enough to allow zio_execute() to be called recursively.  A minimum
+ * stack size of 16K is required to avoid needing to re-dispatch the zio.
+ */
+boolean_t
+zio_execute_stack_check(zio_t *zio)
+{
+#if !defined(HAVE_LARGE_STACKS)
+       dsl_pool_t *dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
+
+       /* Executing in txg_sync_thread() context. */
+       if (dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread)
+               return (B_TRUE);
+
+       /* Pool initialization outside of zio_taskq context. */
+       if (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
+           !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE) &&
+           !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE_HIGH))
+               return (B_TRUE);
+#endif /* HAVE_LARGE_STACKS */
+
+       return (B_FALSE);
+}
+
 __attribute__((always_inline))
 static inline void
 __zio_execute(zio_t *zio)
 {
-       zio->io_executor = curthread;
+       ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
 
        while (zio->io_stage < ZIO_STAGE_DONE) {
                enum zio_stage pipeline = zio->io_pipeline;
                enum zio_stage stage = zio->io_stage;
-               dsl_pool_t *dp;
-               boolean_t cut;
-               int rv;
+
+               zio->io_executor = curthread;
 
                ASSERT(!MUTEX_HELD(&zio->io_lock));
                ASSERT(ISP2(stage));
@@ -1391,10 +2034,6 @@ __zio_execute(zio_t *zio)
 
                ASSERT(stage <= ZIO_STAGE_DONE);
 
-               dp = spa_get_dsl(zio->io_spa);
-               cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
-                   zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
-
                /*
                 * If we are in interrupt context and this pipeline stage
                 * will grab a config lock that is held across I/O,
@@ -1406,32 +2045,35 @@ __zio_execute(zio_t *zio)
                 */
                if ((stage & ZIO_BLOCKING_STAGES) && zio->io_vd == NULL &&
                    zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_INTERRUPT)) {
+                       boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
+                           zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
                        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
                        return;
                }
 
                /*
-                * If we executing in the context of the tx_sync_thread,
-                * or we are performing pool initialization outside of a
-                * zio_taskq[ZIO_TASKQ_ISSUE|ZIO_TASKQ_ISSUE_HIGH] context.
-                * Then issue the zio asynchronously to minimize stack usage
-                * for these deep call paths.
+                * If the current context doesn't have large enough stacks
+                * the zio must be issued asynchronously to prevent overflow.
                 */
-               if ((dp && curthread == dp->dp_tx.tx_sync_thread) ||
-                   (dp && spa_is_initializing(dp->dp_spa) &&
-                   !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE) &&
-                   !zio_taskq_member(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE_HIGH))) {
+               if (zio_execute_stack_check(zio)) {
+                       boolean_t cut = (stage == ZIO_STAGE_VDEV_IO_START) ?
+                           zio_requeue_io_start_cut_in_line : B_FALSE;
                        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, cut);
                        return;
                }
 
                zio->io_stage = stage;
-               rv = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
+               zio->io_pipeline_trace |= zio->io_stage;
 
-               if (rv == ZIO_PIPELINE_STOP)
-                       return;
+               /*
+                * The zio pipeline stage returns the next zio to execute
+                * (typically the same as this one), or NULL if we should
+                * stop.
+                */
+               zio = zio_pipeline[highbit64(stage) - 1](zio);
 
-               ASSERT(rv == ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               if (zio == NULL)
+                       return;
        }
 }
 
@@ -1444,18 +2086,32 @@ __zio_execute(zio_t *zio)
 int
 zio_wait(zio_t *zio)
 {
+       long timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_ziotime_ms);
        int error;
 
-       ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
-       ASSERT(zio->io_executor == NULL);
+       ASSERT3S(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_OPEN);
+       ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
 
        zio->io_waiter = curthread;
+       ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
+       zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
 
        __zio_execute(zio);
 
        mutex_enter(&zio->io_lock);
-       while (zio->io_executor != NULL)
-               cv_wait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock);
+       while (zio->io_executor != NULL) {
+               error = cv_timedwait_io(&zio->io_cv, &zio->io_lock,
+                   ddi_get_lbolt() + timeout);
+
+               if (zfs_deadman_enabled && error == -1 &&
+                   gethrtime() - zio->io_queued_timestamp >
+                   spa_deadman_ziotime(zio->io_spa)) {
+                       mutex_exit(&zio->io_lock);
+                       timeout = MSEC_TO_TICK(zfs_deadman_checktime_ms);
+                       zio_deadman(zio, FTAG);
+                       mutex_enter(&zio->io_lock);
+               }
+       }
        mutex_exit(&zio->io_lock);
 
        error = zio->io_error;
@@ -1467,7 +2123,7 @@ zio_wait(zio_t *zio)
 void
 zio_nowait(zio_t *zio)
 {
-       ASSERT(zio->io_executor == NULL);
+       ASSERT3P(zio->io_executor, ==, NULL);
 
        if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL &&
            zio_unique_parent(zio) == NULL) {
@@ -1486,12 +2142,14 @@ zio_nowait(zio_t *zio)
                zio_add_child(pio, zio);
        }
 
+       ASSERT0(zio->io_queued_timestamp);
+       zio->io_queued_timestamp = gethrtime();
        __zio_execute(zio);
 }
 
 /*
  * ==========================================================================
- * Reexecute or suspend/resume failed I/O
+ * Reexecute, cancel, or suspend/resume failed I/O
  * ==========================================================================
  */
 
@@ -1499,7 +2157,6 @@ static void
 zio_reexecute(zio_t *pio)
 {
        zio_t *cio, *cio_next;
-       int c, w;
 
        ASSERT(pio->io_child_type == ZIO_CHILD_LOGICAL);
        ASSERT(pio->io_orig_stage == ZIO_STAGE_OPEN);
@@ -1511,10 +2168,11 @@ zio_reexecute(zio_t *pio)
        pio->io_pipeline = pio->io_orig_pipeline;
        pio->io_reexecute = 0;
        pio->io_flags |= ZIO_FLAG_REEXECUTED;
+       pio->io_pipeline_trace = 0;
        pio->io_error = 0;
-       for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
+       for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
                pio->io_state[w] = 0;
-       for (c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
+       for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
                pio->io_child_error[c] = 0;
 
        if (IO_IS_ALLOCATING(pio))
@@ -1527,26 +2185,31 @@ zio_reexecute(zio_t *pio)
         * the remainder of pio's io_child_list, from 'cio_next' onward,
         * cannot be affected by any side effects of reexecuting 'cio'.
         */
-       for (cio = zio_walk_children(pio); cio != NULL; cio = cio_next) {
-               cio_next = zio_walk_children(pio);
-               mutex_enter(&pio->io_lock);
-               for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
+       zio_link_t *zl = NULL;
+       mutex_enter(&pio->io_lock);
+       for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
+               cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
+               for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
                        pio->io_children[cio->io_child_type][w]++;
                mutex_exit(&pio->io_lock);
                zio_reexecute(cio);
+               mutex_enter(&pio->io_lock);
        }
+       mutex_exit(&pio->io_lock);
 
        /*
         * Now that all children have been reexecuted, execute the parent.
         * We don't reexecute "The Godfather" I/O here as it's the
-        * responsibility of the caller to wait on him.
+        * responsibility of the caller to wait on it.
         */
-       if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER))
+       if (!(pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER)) {
+               pio->io_queued_timestamp = gethrtime();
                __zio_execute(pio);
+       }
 }
 
 void
-zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
+zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio, zio_suspend_reason_t reason)
 {
        if (spa_get_failmode(spa) == ZIO_FAILURE_MODE_PANIC)
                fm_panic("Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
@@ -1556,7 +2219,8 @@ zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
        cmn_err(CE_WARN, "Pool '%s' has encountered an uncorrectable I/O "
            "failure and has been suspended.\n", spa_name(spa));
 
-       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL, NULL, 0, 0);
+       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO_FAILURE, spa, NULL,
+           NULL, NULL, 0, 0);
 
        mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
 
@@ -1565,7 +2229,7 @@ zio_suspend(spa_t *spa, zio_t *zio)
                    ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
                    ZIO_FLAG_GODFATHER);
 
-       spa->spa_suspended = B_TRUE;
+       spa->spa_suspended = reason;
 
        if (zio != NULL) {
                ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
@@ -1588,7 +2252,7 @@ zio_resume(spa_t *spa)
         * Reexecute all previously suspended i/o.
         */
        mutex_enter(&spa->spa_suspend_lock);
-       spa->spa_suspended = B_FALSE;
+       spa->spa_suspended = ZIO_SUSPEND_NONE;
        cv_broadcast(&spa->spa_suspend_cv);
        pio = spa->spa_suspend_zio_root;
        spa->spa_suspend_zio_root = NULL;
@@ -1676,26 +2340,38 @@ zio_resume_wait(spa_t *spa)
  * ==========================================================================
  */
 
+static void
+zio_gang_issue_func_done(zio_t *zio)
+{
+       abd_put(zio->io_abd);
+}
+
 static zio_t *
-zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
+zio_read_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
+    uint64_t offset)
 {
        if (gn != NULL)
                return (pio);
 
-       return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, data, BP_GET_PSIZE(bp),
-           NULL, NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
+       return (zio_read(pio, pio->io_spa, bp, abd_get_offset(data, offset),
+           BP_GET_PSIZE(bp), zio_gang_issue_func_done,
+           NULL, pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
            &pio->io_bookmark));
 }
 
-zio_t *
-zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
+static zio_t *
+zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
+    uint64_t offset)
 {
        zio_t *zio;
 
        if (gn != NULL) {
+               abd_t *gbh_abd =
+                   abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
                zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
-                   gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL, pio->io_priority,
-                   ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
+                   gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_issue_func_done, NULL,
+                   pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
+                   &pio->io_bookmark);
                /*
                 * As we rewrite each gang header, the pipeline will compute
                 * a new gang block header checksum for it; but no one will
@@ -1706,8 +2382,12 @@ zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
                 * this is just good hygiene.)
                 */
                if (gn != pio->io_gang_leader->io_gang_tree) {
+                       abd_t *buf = abd_get_offset(data, offset);
+
                        zio_checksum_compute(zio, BP_GET_CHECKSUM(bp),
-                           data, BP_GET_PSIZE(bp));
+                           buf, BP_GET_PSIZE(bp));
+
+                       abd_put(buf);
                }
                /*
                 * If we are here to damage data for testing purposes,
@@ -1717,7 +2397,8 @@ zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
                        zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
        } else {
                zio = zio_rewrite(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
-                   data, BP_GET_PSIZE(bp), NULL, NULL, pio->io_priority,
+                   abd_get_offset(data, offset), BP_GET_PSIZE(bp),
+                   zio_gang_issue_func_done, NULL, pio->io_priority,
                    ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
        }
 
@@ -1725,16 +2406,18 @@ zio_rewrite_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
 }
 
 /* ARGSUSED */
-zio_t *
-zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
+static zio_t *
+zio_free_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
+    uint64_t offset)
 {
        return (zio_free_sync(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
            ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
 }
 
 /* ARGSUSED */
-zio_t *
-zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, void *data)
+static zio_t *
+zio_claim_gang(zio_t *pio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t *gn, abd_t *data,
+    uint64_t offset)
 {
        return (zio_claim(pio, pio->io_spa, pio->io_txg, bp,
            NULL, NULL, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio)));
@@ -1758,7 +2441,7 @@ zio_gang_node_alloc(zio_gang_node_t **gnpp)
 
        ASSERT(*gnpp == NULL);
 
-       gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_PUSHPAGE);
+       gn = kmem_zalloc(sizeof (*gn), KM_SLEEP);
        gn->gn_gbh = zio_buf_alloc(SPA_GANGBLOCKSIZE);
        *gnpp = gn;
 
@@ -1769,9 +2452,8 @@ static void
 zio_gang_node_free(zio_gang_node_t **gnpp)
 {
        zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
-       int g;
 
-       for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
+       for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
                ASSERT(gn->gn_child[g] == NULL);
 
        zio_buf_free(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
@@ -1783,12 +2465,11 @@ static void
 zio_gang_tree_free(zio_gang_node_t **gnpp)
 {
        zio_gang_node_t *gn = *gnpp;
-       int g;
 
        if (gn == NULL)
                return;
 
-       for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
+       for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++)
                zio_gang_tree_free(&gn->gn_child[g]);
 
        zio_gang_node_free(gnpp);
@@ -1798,13 +2479,14 @@ static void
 zio_gang_tree_assemble(zio_t *gio, blkptr_t *bp, zio_gang_node_t **gnpp)
 {
        zio_gang_node_t *gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
+       abd_t *gbh_abd = abd_get_from_buf(gn->gn_gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
 
        ASSERT(gio->io_gang_leader == gio);
        ASSERT(BP_IS_GANG(bp));
 
-       zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gn->gn_gbh,
-           SPA_GANGBLOCKSIZE, zio_gang_tree_assemble_done, gn,
-           gio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
+       zio_nowait(zio_read(gio, gio->io_spa, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
+           zio_gang_tree_assemble_done, gn, gio->io_priority,
+           ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(gio), &gio->io_bookmark));
 }
 
 static void
@@ -1813,7 +2495,6 @@ zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
        zio_t *gio = zio->io_gang_leader;
        zio_gang_node_t *gn = zio->io_private;
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
-       int g;
 
        ASSERT(gio == zio_unique_parent(zio));
        ASSERT(zio->io_child_count == 0);
@@ -1821,14 +2502,17 @@ zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
        if (zio->io_error)
                return;
 
+       /* this ABD was created from a linear buf in zio_gang_tree_assemble */
        if (BP_SHOULD_BYTESWAP(bp))
-               byteswap_uint64_array(zio->io_data, zio->io_size);
+               byteswap_uint64_array(abd_to_buf(zio->io_abd), zio->io_size);
 
-       ASSERT(zio->io_data == gn->gn_gbh);
+       ASSERT3P(abd_to_buf(zio->io_abd), ==, gn->gn_gbh);
        ASSERT(zio->io_size == SPA_GANGBLOCKSIZE);
        ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
 
-       for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
+       abd_put(zio->io_abd);
+
+       for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
                blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
                if (!BP_IS_GANG(gbp))
                        continue;
@@ -1837,11 +2521,11 @@ zio_gang_tree_assemble_done(zio_t *zio)
 }
 
 static void
-zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
+zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, abd_t *data,
+    uint64_t offset)
 {
        zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
        zio_t *zio;
-       int g;
 
        ASSERT(BP_IS_GANG(bp) == !!gn);
        ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == BP_GET_CHECKSUM(gio->io_bp));
@@ -1851,28 +2535,29 @@ zio_gang_tree_issue(zio_t *pio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp, void *data)
         * If you're a gang header, your data is in gn->gn_gbh.
         * If you're a gang member, your data is in 'data' and gn == NULL.
         */
-       zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data);
+       zio = zio_gang_issue_func[gio->io_type](pio, bp, gn, data, offset);
 
        if (gn != NULL) {
                ASSERT(gn->gn_gbh->zg_tail.zec_magic == ZEC_MAGIC);
 
-               for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
+               for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
                        blkptr_t *gbp = &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g];
                        if (BP_IS_HOLE(gbp))
                                continue;
-                       zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data);
-                       data = (char *)data + BP_GET_PSIZE(gbp);
+                       zio_gang_tree_issue(zio, gn->gn_child[g], gbp, data,
+                           offset);
+                       offset += BP_GET_PSIZE(gbp);
                }
        }
 
        if (gn == gio->io_gang_tree)
-               ASSERT3P((char *)gio->io_data + gio->io_size, ==, data);
+               ASSERT3U(gio->io_size, ==, offset);
 
        if (zio != pio)
                zio_nowait(zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_gang_assemble(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
@@ -1884,28 +2569,30 @@ zio_gang_assemble(zio_t *zio)
 
        zio_gang_tree_assemble(zio, bp, &zio->io_gang_tree);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_gang_issue(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
 
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
+               return (NULL);
+       }
 
        ASSERT(BP_IS_GANG(bp) && zio->io_gang_leader == zio);
        ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
 
        if (zio->io_child_error[ZIO_CHILD_GANG] == 0)
-               zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_data);
+               zio_gang_tree_issue(zio, zio->io_gang_tree, bp, zio->io_abd,
+                   0);
        else
                zio_gang_tree_free(&zio->io_gang_tree);
 
        zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 static void
@@ -1915,7 +2602,6 @@ zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
        dva_t *cdva = zio->io_bp->blk_dva;
        dva_t *pdva = pio->io_bp->blk_dva;
        uint64_t asize;
-       int d;
        ASSERTV(zio_t *gio = zio->io_gang_leader);
 
        if (BP_IS_HOLE(zio->io_bp))
@@ -1930,7 +2616,7 @@ zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
        ASSERT3U(BP_GET_NDVAS(zio->io_bp), <=, BP_GET_NDVAS(pio->io_bp));
 
        mutex_enter(&pio->io_lock);
-       for (d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
+       for (int d = 0; d < BP_GET_NDVAS(zio->io_bp); d++) {
                ASSERT(DVA_GET_GANG(&pdva[d]));
                asize = DVA_GET_ASIZE(&pdva[d]);
                asize += DVA_GET_ASIZE(&cdva[d]);
@@ -1939,29 +2625,88 @@ zio_write_gang_member_ready(zio_t *zio)
        mutex_exit(&pio->io_lock);
 }
 
-static int
+static void
+zio_write_gang_done(zio_t *zio)
+{
+       /*
+        * The io_abd field will be NULL for a zio with no data.  The io_flags
+        * will initially have the ZIO_FLAG_NODATA bit flag set, but we can't
+        * check for it here as it is cleared in zio_ready.
+        */
+       if (zio->io_abd != NULL)
+               abd_put(zio->io_abd);
+}
+
+static zio_t *
 zio_write_gang_block(zio_t *pio)
 {
        spa_t *spa = pio->io_spa;
+       metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
        blkptr_t *bp = pio->io_bp;
        zio_t *gio = pio->io_gang_leader;
        zio_t *zio;
        zio_gang_node_t *gn, **gnpp;
        zio_gbh_phys_t *gbh;
+       abd_t *gbh_abd;
        uint64_t txg = pio->io_txg;
        uint64_t resid = pio->io_size;
        uint64_t lsize;
        int copies = gio->io_prop.zp_copies;
-       int gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
+       int gbh_copies;
        zio_prop_t zp;
-       int g, error;
+       int error;
+       boolean_t has_data = !(pio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA);
+
+       /*
+        * encrypted blocks need DVA[2] free so encrypted gang headers can't
+        * have a third copy.
+        */
+       gbh_copies = MIN(copies + 1, spa_max_replication(spa));
+       if (gio->io_prop.zp_encrypt && gbh_copies >= SPA_DVAS_PER_BP)
+               gbh_copies = SPA_DVAS_PER_BP - 1;
+
+       int flags = METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER;
+       if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
+               ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+               ASSERT(has_data);
 
-       error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), SPA_GANGBLOCKSIZE,
-           bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp,
-           METASLAB_HINTBP_FAVOR | METASLAB_GANG_HEADER);
+               flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
+               VERIFY(zfs_refcount_held(&mc->mc_alloc_slots[pio->io_allocator],
+                   pio));
+
+               /*
+                * The logical zio has already placed a reservation for
+                * 'copies' allocation slots but gang blocks may require
+                * additional copies. These additional copies
+                * (i.e. gbh_copies - copies) are guaranteed to succeed
+                * since metaslab_class_throttle_reserve() always allows
+                * additional reservations for gang blocks.
+                */
+               VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc, gbh_copies - copies,
+                   pio->io_allocator, pio, flags));
+       }
+
+       error = metaslab_alloc(spa, mc, SPA_GANGBLOCKSIZE,
+           bp, gbh_copies, txg, pio == gio ? NULL : gio->io_bp, flags,
+           &pio->io_alloc_list, pio, pio->io_allocator);
        if (error) {
+               if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
+                       ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+                       ASSERT(has_data);
+
+                       /*
+                        * If we failed to allocate the gang block header then
+                        * we remove any additional allocation reservations that
+                        * we placed here. The original reservation will
+                        * be removed when the logical I/O goes to the ready
+                        * stage.
+                        */
+                       metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
+                           gbh_copies - copies, pio->io_allocator, pio);
+               }
+
                pio->io_error = error;
-               return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               return (pio);
        }
 
        if (pio == gio) {
@@ -1974,17 +2719,19 @@ zio_write_gang_block(zio_t *pio)
        gn = zio_gang_node_alloc(gnpp);
        gbh = gn->gn_gbh;
        bzero(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
+       gbh_abd = abd_get_from_buf(gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE);
 
        /*
         * Create the gang header.
         */
-       zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh, SPA_GANGBLOCKSIZE, NULL, NULL,
-           pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
+       zio = zio_rewrite(pio, spa, txg, bp, gbh_abd, SPA_GANGBLOCKSIZE,
+           zio_write_gang_done, NULL, pio->io_priority,
+           ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
 
        /*
         * Create and nowait the gang children.
         */
-       for (g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
+       for (int g = 0; resid != 0; resid -= lsize, g++) {
                lsize = P2ROUNDUP(resid / (SPA_GBH_NBLKPTRS - g),
                    SPA_MINBLOCKSIZE);
                ASSERT(lsize >= SPA_MINBLOCKSIZE && lsize <= resid);
@@ -1997,12 +2744,32 @@ zio_write_gang_block(zio_t *pio)
                zp.zp_dedup = B_FALSE;
                zp.zp_dedup_verify = B_FALSE;
                zp.zp_nopwrite = B_FALSE;
+               zp.zp_encrypt = gio->io_prop.zp_encrypt;
+               zp.zp_byteorder = gio->io_prop.zp_byteorder;
+               bzero(zp.zp_salt, ZIO_DATA_SALT_LEN);
+               bzero(zp.zp_iv, ZIO_DATA_IV_LEN);
+               bzero(zp.zp_mac, ZIO_DATA_MAC_LEN);
+
+               zio_t *cio = zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
+                   has_data ? abd_get_offset(pio->io_abd, pio->io_size -
+                   resid) : NULL, lsize, lsize, &zp,
+                   zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL,
+                   zio_write_gang_done, &gn->gn_child[g], pio->io_priority,
+                   ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio), &pio->io_bookmark);
 
-               zio_nowait(zio_write(zio, spa, txg, &gbh->zg_blkptr[g],
-                   (char *)pio->io_data + (pio->io_size - resid), lsize, &zp,
-                   zio_write_gang_member_ready, NULL, NULL, &gn->gn_child[g],
-                   pio->io_priority, ZIO_GANG_CHILD_FLAGS(pio),
-                   &pio->io_bookmark));
+               if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
+                       ASSERT(pio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+                       ASSERT(has_data);
+
+                       /*
+                        * Gang children won't throttle but we should
+                        * account for their work, so reserve an allocation
+                        * slot for them here.
+                        */
+                       VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
+                           zp.zp_copies, cio->io_allocator, cio, flags));
+               }
+               zio_nowait(cio);
        }
 
        /*
@@ -2017,18 +2784,28 @@ zio_write_gang_block(zio_t *pio)
 
        zio_nowait(zio);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (pio);
 }
 
 /*
- * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating
- * a new bp is necessary.  By leveraging a cryptographically secure checksum,
- * such as SHA256, we can compare the checksums of the new data and the old
- * to determine if allocating a new block is required.  The nopwrite
- * feature can handle writes in either syncing or open context (i.e. zil
- * writes) and as a result is mutually exclusive with dedup.
+ * The zio_nop_write stage in the pipeline determines if allocating a
+ * new bp is necessary.  The nopwrite feature can handle writes in
+ * either syncing or open context (i.e. zil writes) and as a result is
+ * mutually exclusive with dedup.
+ *
+ * By leveraging a cryptographically secure checksum, such as SHA256, we
+ * can compare the checksums of the new data and the old to determine if
+ * allocating a new block is required.  Note that our requirements for
+ * cryptographic strength are fairly weak: there can't be any accidental
+ * hash collisions, but we don't need to be secure against intentional
+ * (malicious) collisions.  To trigger a nopwrite, you have to be able
+ * to write the file to begin with, and triggering an incorrect (hash
+ * collision) nopwrite is no worse than simply writing to the file.
+ * That said, there are no known attacks against the checksum algorithms
+ * used for nopwrite, assuming that the salt and the checksums
+ * themselves remain secret.
  */
-static int
+static zio_t *
 zio_nop_write(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
@@ -2049,19 +2826,22 @@ zio_nop_write(zio_t *zio)
         * allocate a new bp.
         */
        if (BP_IS_HOLE(bp_orig) ||
-           !zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_dedup ||
+           !(zio_checksum_table[BP_GET_CHECKSUM(bp)].ci_flags &
+           ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE) ||
+           BP_IS_ENCRYPTED(bp) || BP_IS_ENCRYPTED(bp_orig) ||
            BP_GET_CHECKSUM(bp) != BP_GET_CHECKSUM(bp_orig) ||
            BP_GET_COMPRESS(bp) != BP_GET_COMPRESS(bp_orig) ||
            BP_GET_DEDUP(bp) != BP_GET_DEDUP(bp_orig) ||
            zp->zp_copies != BP_GET_NDVAS(bp_orig))
-               return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               return (zio);
 
        /*
         * If the checksums match then reset the pipeline so that we
         * avoid allocating a new bp and issuing any I/O.
         */
        if (ZIO_CHECKSUM_EQUAL(bp->blk_cksum, bp_orig->blk_cksum)) {
-               ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup);
+               ASSERT(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
+                   ZCHECKSUM_FLAG_NOPWRITE);
                ASSERT3U(BP_GET_PSIZE(bp), ==, BP_GET_PSIZE(bp_orig));
                ASSERT3U(BP_GET_LSIZE(bp), ==, BP_GET_LSIZE(bp_orig));
                ASSERT(zp->zp_compress != ZIO_COMPRESS_OFF);
@@ -2073,7 +2853,7 @@ zio_nop_write(zio_t *zio)
                zio->io_flags |= ZIO_FLAG_NOPWRITE;
        }
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 /*
@@ -2093,18 +2873,18 @@ zio_ddt_child_read_done(zio_t *zio)
        ddp = ddt_phys_select(dde, bp);
        if (zio->io_error == 0)
                ddt_phys_clear(ddp);    /* this ddp doesn't need repair */
-       if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_data == NULL)
-               dde->dde_repair_data = zio->io_data;
+
+       if (zio->io_error == 0 && dde->dde_repair_abd == NULL)
+               dde->dde_repair_abd = zio->io_abd;
        else
-               zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
+               abd_free(zio->io_abd);
        mutex_exit(&pio->io_lock);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
-       int p;
 
        ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
        ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
@@ -2121,36 +2901,37 @@ zio_ddt_read_start(zio_t *zio)
                zio->io_vsd = dde;
 
                if (ddp_self == NULL)
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
 
-               for (p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
+               for (int p = 0; p < DDT_PHYS_TYPES; p++, ddp++) {
                        if (ddp->ddp_phys_birth == 0 || ddp == ddp_self)
                                continue;
                        ddt_bp_create(ddt->ddt_checksum, &dde->dde_key, ddp,
                            &blk);
                        zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, &blk,
-                           zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
-                           zio_ddt_child_read_done, dde, zio->io_priority,
-                           ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE,
-                           &zio->io_bookmark));
+                           abd_alloc_for_io(zio->io_size, B_TRUE),
+                           zio->io_size, zio_ddt_child_read_done, dde,
+                           zio->io_priority, ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio) |
+                           ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, &zio->io_bookmark));
                }
-               return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               return (zio);
        }
 
        zio_nowait(zio_read(zio, zio->io_spa, bp,
-           zio->io_data, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
+           zio->io_abd, zio->io_size, NULL, NULL, zio->io_priority,
            ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark));
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
 
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
+               return (NULL);
+       }
 
        ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
        ASSERT(BP_GET_PSIZE(bp) == zio->io_size);
@@ -2161,15 +2942,16 @@ zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
                ddt_entry_t *dde = zio->io_vsd;
                if (ddt == NULL) {
                        ASSERT(spa_load_state(zio->io_spa) != SPA_LOAD_NONE);
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
                }
                if (dde == NULL) {
                        zio->io_stage = ZIO_STAGE_DDT_READ_START >> 1;
                        zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_FALSE);
-                       return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+                       return (NULL);
                }
-               if (dde->dde_repair_data != NULL) {
-                       bcopy(dde->dde_repair_data, zio->io_data, zio->io_size);
+               if (dde->dde_repair_abd != NULL) {
+                       abd_copy(zio->io_abd, dde->dde_repair_abd,
+                           zio->io_size);
                        zio->io_child_error[ZIO_CHILD_DDT] = 0;
                }
                ddt_repair_done(ddt, dde);
@@ -2178,42 +2960,84 @@ zio_ddt_read_done(zio_t *zio)
 
        ASSERT(zio->io_vsd == NULL);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 static boolean_t
 zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
 {
        spa_t *spa = zio->io_spa;
-       int p;
+       boolean_t do_raw = !!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW);
+
+       ASSERT(!(zio->io_bp_override && do_raw));
 
        /*
         * Note: we compare the original data, not the transformed data,
         * because when zio->io_bp is an override bp, we will not have
         * pushed the I/O transforms.  That's an important optimization
         * because otherwise we'd compress/encrypt all dmu_sync() data twice.
+        * However, we should never get a raw, override zio so in these
+        * cases we can compare the io_abd directly. This is useful because
+        * it allows us to do dedup verification even if we don't have access
+        * to the original data (for instance, if the encryption keys aren't
+        * loaded).
         */
-       for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
+
+       for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
                zio_t *lio = dde->dde_lead_zio[p];
 
-               if (lio != NULL) {
+               if (lio != NULL && do_raw) {
+                       return (lio->io_size != zio->io_size ||
+                           abd_cmp(zio->io_abd, lio->io_abd) != 0);
+               } else if (lio != NULL) {
                        return (lio->io_orig_size != zio->io_orig_size ||
-                           bcmp(zio->io_orig_data, lio->io_orig_data,
-                           zio->io_orig_size) != 0);
+                           abd_cmp(zio->io_orig_abd, lio->io_orig_abd) != 0);
                }
        }
 
-       for (p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
+       for (int p = DDT_PHYS_SINGLE; p <= DDT_PHYS_TRIPLE; p++) {
                ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
 
-               if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
+               if (ddp->ddp_phys_birth != 0 && do_raw) {
+                       blkptr_t blk = *zio->io_bp;
+                       uint64_t psize;
+                       abd_t *tmpabd;
+                       int error;
+
+                       ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
+                       psize = BP_GET_PSIZE(&blk);
+
+                       if (psize != zio->io_size)
+                               return (B_TRUE);
+
+                       ddt_exit(ddt);
+
+                       tmpabd = abd_alloc_for_io(psize, B_TRUE);
+
+                       error = zio_wait(zio_read(NULL, spa, &blk, tmpabd,
+                           psize, NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_SYNC_READ,
+                           ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_SPECULATIVE |
+                           ZIO_FLAG_RAW, &zio->io_bookmark));
+
+                       if (error == 0) {
+                               if (abd_cmp(tmpabd, zio->io_abd) != 0)
+                                       error = SET_ERROR(ENOENT);
+                       }
+
+                       abd_free(tmpabd);
+                       ddt_enter(ddt);
+                       return (error != 0);
+               } else if (ddp->ddp_phys_birth != 0) {
                        arc_buf_t *abuf = NULL;
-                       uint32_t aflags = ARC_WAIT;
+                       arc_flags_t aflags = ARC_FLAG_WAIT;
                        blkptr_t blk = *zio->io_bp;
                        int error;
 
                        ddt_bp_fill(ddp, &blk, ddp->ddp_phys_birth);
 
+                       if (BP_GET_LSIZE(&blk) != zio->io_orig_size)
+                               return (B_TRUE);
+
                        ddt_exit(ddt);
 
                        error = arc_read(NULL, spa, &blk,
@@ -2222,11 +3046,10 @@ zio_ddt_collision(zio_t *zio, ddt_t *ddt, ddt_entry_t *dde)
                            &aflags, &zio->io_bookmark);
 
                        if (error == 0) {
-                               if (arc_buf_size(abuf) != zio->io_orig_size ||
-                                   bcmp(abuf->b_data, zio->io_orig_data,
+                               if (abd_cmp_buf(zio->io_orig_abd, abuf->b_data,
                                    zio->io_orig_size) != 0)
-                                       error = SET_ERROR(EEXIST);
-                               VERIFY(arc_buf_remove_ref(abuf, &abuf));
+                                       error = SET_ERROR(ENOENT);
+                               arc_buf_destroy(abuf, &abuf);
                        }
 
                        ddt_enter(ddt);
@@ -2255,7 +3078,8 @@ zio_ddt_child_write_ready(zio_t *zio)
 
        ddt_phys_fill(ddp, zio->io_bp);
 
-       while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL)
+       zio_link_t *zl = NULL;
+       while ((pio = zio_walk_parents(zio, &zl)) != NULL)
                ddt_bp_fill(ddp, pio->io_bp, zio->io_txg);
 
        ddt_exit(ddt);
@@ -2276,7 +3100,8 @@ zio_ddt_child_write_done(zio_t *zio)
        dde->dde_lead_zio[p] = NULL;
 
        if (zio->io_error == 0) {
-               while (zio_walk_parents(zio) != NULL)
+               zio_link_t *zl = NULL;
+               while (zio_walk_parents(zio, &zl) != NULL)
                        ddt_phys_addref(ddp);
        } else {
                ddt_phys_clear(ddp);
@@ -2289,12 +3114,12 @@ static void
 zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
 {
        int p = DDT_PHYS_DITTO;
+       ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
        ddt_t *ddt = ddt_select(zio->io_spa, bp);
        ddt_entry_t *dde = zio->io_private;
        ddt_phys_t *ddp = &dde->dde_phys[p];
        ddt_key_t *ddk = &dde->dde_key;
-       ASSERTV(zio_prop_t *zp = &zio->io_prop);
 
        ddt_enter(ddt);
 
@@ -2314,7 +3139,7 @@ zio_ddt_ditto_write_done(zio_t *zio)
        ddt_exit(ddt);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_ddt_write(zio_t *zio)
 {
        spa_t *spa = zio->io_spa;
@@ -2332,6 +3157,7 @@ zio_ddt_write(zio_t *zio)
        ASSERT(BP_GET_DEDUP(bp));
        ASSERT(BP_GET_CHECKSUM(bp) == zp->zp_checksum);
        ASSERT(BP_IS_HOLE(bp) || zio->io_bp_override);
+       ASSERT(!(zio->io_bp_override && (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW)));
 
        ddt_enter(ddt);
        dde = ddt_lookup(ddt, bp, B_TRUE);
@@ -2344,7 +3170,8 @@ zio_ddt_write(zio_t *zio)
                 * we can't resolve it, so just convert to an ordinary write.
                 * (And automatically e-mail a paper to Nature?)
                 */
-               if (!zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_dedup) {
+               if (!(zio_checksum_table[zp->zp_checksum].ci_flags &
+                   ZCHECKSUM_FLAG_DEDUP)) {
                        zp->zp_checksum = spa_dedup_checksum(spa);
                        zio_pop_transforms(zio);
                        zio->io_stage = ZIO_STAGE_OPEN;
@@ -2354,7 +3181,7 @@ zio_ddt_write(zio_t *zio)
                }
                zio->io_pipeline = ZIO_WRITE_PIPELINE;
                ddt_exit(ddt);
-               return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               return (zio);
        }
 
        ditto_copies = ddt_ditto_copies_needed(ddt, dde, ddp);
@@ -2380,15 +3207,15 @@ zio_ddt_write(zio_t *zio)
                        zio->io_bp_override = NULL;
                        BP_ZERO(bp);
                        ddt_exit(ddt);
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
                }
 
-               dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
-                   zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
-                   zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
+               dio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
+                   zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, &czp, NULL, NULL,
+                   NULL, zio_ddt_ditto_write_done, dde, zio->io_priority,
                    ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
 
-               zio_push_transform(dio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
+               zio_push_transform(dio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
                dde->dde_lead_zio[DDT_PHYS_DITTO] = dio;
        }
 
@@ -2405,12 +3232,13 @@ zio_ddt_write(zio_t *zio)
                ddt_phys_fill(ddp, bp);
                ddt_phys_addref(ddp);
        } else {
-               cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_data,
-                   zio->io_orig_size, zp, zio_ddt_child_write_ready, NULL,
+               cio = zio_write(zio, spa, txg, bp, zio->io_orig_abd,
+                   zio->io_orig_size, zio->io_orig_size, zp,
+                   zio_ddt_child_write_ready, NULL, NULL,
                    zio_ddt_child_write_done, dde, zio->io_priority,
                    ZIO_DDT_CHILD_FLAGS(zio), &zio->io_bookmark);
 
-               zio_push_transform(cio, zio->io_data, zio->io_size, 0, NULL);
+               zio_push_transform(cio, zio->io_abd, zio->io_size, 0, NULL);
                dde->dde_lead_zio[p] = cio;
        }
 
@@ -2421,12 +3249,12 @@ zio_ddt_write(zio_t *zio)
        if (dio)
                zio_nowait(dio);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 ddt_entry_t *freedde; /* for debugging */
 
-static int
+static zio_t *
 zio_ddt_free(zio_t *zio)
 {
        spa_t *spa = zio->io_spa;
@@ -2447,7 +3275,7 @@ zio_ddt_free(zio_t *zio)
        }
        ddt_exit(ddt);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 /*
@@ -2455,11 +3283,99 @@ zio_ddt_free(zio_t *zio)
  * Allocate and free blocks
  * ==========================================================================
  */
-static int
+
+static zio_t *
+zio_io_to_allocate(spa_t *spa, int allocator)
+{
+       zio_t *zio;
+
+       ASSERT(MUTEX_HELD(&spa->spa_alloc_locks[allocator]));
+
+       zio = avl_first(&spa->spa_alloc_trees[allocator]);
+       if (zio == NULL)
+               return (NULL);
+
+       ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
+
+       /*
+        * Try to place a reservation for this zio. If we're unable to
+        * reserve then we throttle.
+        */
+       ASSERT3U(zio->io_allocator, ==, allocator);
+       if (!metaslab_class_throttle_reserve(zio->io_metaslab_class,
+           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio, 0)) {
+               return (NULL);
+       }
+
+       avl_remove(&spa->spa_alloc_trees[allocator], zio);
+       ASSERT3U(zio->io_stage, <, ZIO_STAGE_DVA_ALLOCATE);
+
+       return (zio);
+}
+
+static zio_t *
+zio_dva_throttle(zio_t *zio)
+{
+       spa_t *spa = zio->io_spa;
+       zio_t *nio;
+       metaslab_class_t *mc;
+
+       /* locate an appropriate allocation class */
+       mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size, zio->io_prop.zp_type,
+           zio->io_prop.zp_level, zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
+
+       if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE ||
+           !mc->mc_alloc_throttle_enabled ||
+           zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG ||
+           zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
+               return (zio);
+       }
+
+       ASSERT(zio->io_child_type > ZIO_CHILD_GANG);
+
+       ASSERT3U(zio->io_queued_timestamp, >, 0);
+       ASSERT(zio->io_stage == ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
+
+       zbookmark_phys_t *bm = &zio->io_bookmark;
+       /*
+        * We want to try to use as many allocators as possible to help improve
+        * performance, but we also want logically adjacent IOs to be physically
+        * adjacent to improve sequential read performance. We chunk each object
+        * into 2^20 block regions, and then hash based on the objset, object,
+        * level, and region to accomplish both of these goals.
+        */
+       zio->io_allocator = cityhash4(bm->zb_objset, bm->zb_object,
+           bm->zb_level, bm->zb_blkid >> 20) % spa->spa_alloc_count;
+       mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
+       ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
+       zio->io_metaslab_class = mc;
+       avl_add(&spa->spa_alloc_trees[zio->io_allocator], zio);
+       nio = zio_io_to_allocate(spa, zio->io_allocator);
+       mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[zio->io_allocator]);
+       return (nio);
+}
+
+static void
+zio_allocate_dispatch(spa_t *spa, int allocator)
+{
+       zio_t *zio;
+
+       mutex_enter(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
+       zio = zio_io_to_allocate(spa, allocator);
+       mutex_exit(&spa->spa_alloc_locks[allocator]);
+       if (zio == NULL)
+               return;
+
+       ASSERT3U(zio->io_stage, ==, ZIO_STAGE_DVA_THROTTLE);
+       ASSERT0(zio->io_error);
+       zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE, B_TRUE);
+}
+
+static zio_t *
 zio_dva_allocate(zio_t *zio)
 {
        spa_t *spa = zio->io_spa;
-       metaslab_class_t *mc = spa_normal_class(spa);
+       metaslab_class_t *mc;
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
        int error;
        int flags = 0;
@@ -2475,20 +3391,60 @@ zio_dva_allocate(zio_t *zio)
        ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=, spa_max_replication(spa));
        ASSERT3U(zio->io_size, ==, BP_GET_PSIZE(bp));
 
+       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA)
+               flags |= METASLAB_DONT_THROTTLE;
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD)
+               flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
+       if (zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE)
+               flags |= METASLAB_ASYNC_ALLOC;
+
        /*
-        * The dump device does not support gang blocks so allocation on
-        * behalf of the dump device (i.e. ZIO_FLAG_NODATA) must avoid
-        * the "fast" gang feature.
+        * if not already chosen, locate an appropriate allocation class
         */
-       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) ? METASLAB_GANG_AVOID : 0;
-       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_GANG_CHILD) ?
-           METASLAB_GANG_CHILD : 0;
-       flags |= (zio->io_flags & ZIO_FLAG_FASTWRITE) ? METASLAB_FASTWRITE : 0;
+       mc = zio->io_metaslab_class;
+       if (mc == NULL) {
+               mc = spa_preferred_class(spa, zio->io_size,
+                   zio->io_prop.zp_type, zio->io_prop.zp_level,
+                   zio->io_prop.zp_zpl_smallblk);
+               zio->io_metaslab_class = mc;
+       }
+
        error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
-           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags);
+           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
+           &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
 
-       if (error) {
-               spa_dbgmsg(spa, "%s: metaslab allocation failure: zio %p, "
+       /*
+        * Fallback to normal class when an alloc class is full
+        */
+       if (error == ENOSPC && mc != spa_normal_class(spa)) {
+               /*
+                * If throttling, transfer reservation over to normal class.
+                * The io_allocator slot can remain the same even though we
+                * are switching classes.
+                */
+               if (mc->mc_alloc_throttle_enabled &&
+                   (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING)) {
+                       metaslab_class_throttle_unreserve(mc,
+                           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio);
+                       zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING;
+
+                       mc = spa_normal_class(spa);
+                       VERIFY(metaslab_class_throttle_reserve(mc,
+                           zio->io_prop.zp_copies, zio->io_allocator, zio,
+                           flags | METASLAB_MUST_RESERVE));
+               } else {
+                       mc = spa_normal_class(spa);
+               }
+               zio->io_metaslab_class = mc;
+
+               error = metaslab_alloc(spa, mc, zio->io_size, bp,
+                   zio->io_prop.zp_copies, zio->io_txg, NULL, flags,
+                   &zio->io_alloc_list, zio, zio->io_allocator);
+       }
+
+       if (error != 0) {
+               zfs_dbgmsg("%s: metaslab allocation failure: zio %px, "
                    "size %llu, error %d", spa_name(spa), zio, zio->io_size,
                    error);
                if (error == ENOSPC && zio->io_size > SPA_MINBLOCKSIZE)
@@ -2496,18 +3452,18 @@ zio_dva_allocate(zio_t *zio)
                zio->io_error = error;
        }
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_dva_free(zio_t *zio)
 {
        metaslab_free(zio->io_spa, zio->io_bp, zio->io_txg, B_FALSE);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_dva_claim(zio_t *zio)
 {
        int error;
@@ -2516,7 +3472,7 @@ zio_dva_claim(zio_t *zio)
        if (error)
                zio->io_error = error;
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 /*
@@ -2527,8 +3483,6 @@ zio_dva_claim(zio_t *zio)
 static void
 zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
 {
-       int g;
-
        ASSERT(bp->blk_birth == zio->io_txg || BP_IS_HOLE(bp));
        ASSERT(zio->io_bp_override == NULL);
 
@@ -2536,7 +3490,7 @@ zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
                metaslab_free(zio->io_spa, bp, bp->blk_birth, B_TRUE);
 
        if (gn != NULL) {
-               for (g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
+               for (int g = 0; g < SPA_GBH_NBLKPTRS; g++) {
                        zio_dva_unallocate(zio, gn->gn_child[g],
                            &gn->gn_gbh->zg_blkptr[g]);
                }
@@ -2547,29 +3501,45 @@ zio_dva_unallocate(zio_t *zio, zio_gang_node_t *gn, blkptr_t *bp)
  * Try to allocate an intent log block.  Return 0 on success, errno on failure.
  */
 int
-zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, uint64_t size,
-    boolean_t use_slog)
+zio_alloc_zil(spa_t *spa, objset_t *os, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp,
+    uint64_t size, boolean_t *slog)
 {
        int error = 1;
+       zio_alloc_list_t io_alloc_list;
 
        ASSERT(txg > spa_syncing_txg(spa));
 
+       metaslab_trace_init(&io_alloc_list);
+
        /*
-        * ZIL blocks are always contiguous (i.e. not gang blocks) so we
-        * set the METASLAB_GANG_AVOID flag so that they don't "fast gang"
-        * when allocating them.
+        * Block pointer fields are useful to metaslabs for stats and debugging.
+        * Fill in the obvious ones before calling into metaslab_alloc().
         */
-       if (use_slog) {
-               error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size,
-                   new_bp, 1, txg, NULL,
-                   METASLAB_FASTWRITE | METASLAB_GANG_AVOID);
-       }
+       BP_SET_TYPE(new_bp, DMU_OT_INTENT_LOG);
+       BP_SET_PSIZE(new_bp, size);
+       BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
 
-       if (error) {
+       /*
+        * When allocating a zil block, we don't have information about
+        * the final destination of the block except the objset it's part
+        * of, so we just hash the objset ID to pick the allocator to get
+        * some parallelism.
+        */
+       error = metaslab_alloc(spa, spa_log_class(spa), size, new_bp, 1,
+           txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE, &io_alloc_list, NULL,
+           cityhash4(0, 0, 0, os->os_dsl_dataset->ds_object) %
+           spa->spa_alloc_count);
+       if (error == 0) {
+               *slog = TRUE;
+       } else {
                error = metaslab_alloc(spa, spa_normal_class(spa), size,
-                   new_bp, 1, txg, NULL,
-                   METASLAB_FASTWRITE);
+                   new_bp, 1, txg, NULL, METASLAB_FASTWRITE,
+                   &io_alloc_list, NULL, cityhash4(0, 0, 0,
+                   os->os_dsl_dataset->ds_object) % spa->spa_alloc_count);
+               if (error == 0)
+                       *slog = FALSE;
        }
+       metaslab_trace_fini(&io_alloc_list);
 
        if (error == 0) {
                BP_SET_LSIZE(new_bp, size);
@@ -2582,21 +3552,29 @@ zio_alloc_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *new_bp, uint64_t size,
                BP_SET_LEVEL(new_bp, 0);
                BP_SET_DEDUP(new_bp, 0);
                BP_SET_BYTEORDER(new_bp, ZFS_HOST_BYTEORDER);
-       }
 
-       return (error);
-}
+               /*
+                * encrypted blocks will require an IV and salt. We generate
+                * these now since we will not be rewriting the bp at
+                * rewrite time.
+                */
+               if (os->os_encrypted) {
+                       uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
+                       uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
 
-/*
- * Free an intent log block.
- */
-void
-zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
-{
-       ASSERT(BP_GET_TYPE(bp) == DMU_OT_INTENT_LOG);
-       ASSERT(!BP_IS_GANG(bp));
+                       BP_SET_CRYPT(new_bp, B_TRUE);
+                       VERIFY0(spa_crypt_get_salt(spa,
+                           dmu_objset_id(os), salt));
+                       VERIFY0(zio_crypt_generate_iv(iv));
 
-       zio_free(spa, txg, bp);
+                       zio_crypt_encode_params_bp(new_bp, salt, iv);
+               }
+       } else {
+               zfs_dbgmsg("%s: zil block allocation failure: "
+                   "size %llu, error %d", spa_name(spa), size, error);
+       }
+
+       return (error);
 }
 
 /*
@@ -2604,13 +3582,26 @@ zio_free_zil(spa_t *spa, uint64_t txg, blkptr_t *bp)
  * Read and write to physical devices
  * ==========================================================================
  */
-static int
+
+/*
+ * Issue an I/O to the underlying vdev. Typically the issue pipeline
+ * stops after this stage and will resume upon I/O completion.
+ * However, there are instances where the vdev layer may need to
+ * continue the pipeline when an I/O was not issued. Since the I/O
+ * that was sent to the vdev layer might be different than the one
+ * currently active in the pipeline (see vdev_queue_io()), we explicitly
+ * force the underlying vdev layers to call either zio_execute() or
+ * zio_interrupt() to ensure that the pipeline continues with the correct I/O.
+ */
+static zio_t *
 zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
 {
        vdev_t *vd = zio->io_vd;
        uint64_t align;
        spa_t *spa = zio->io_spa;
 
+       zio->io_delay = 0;
+
        ASSERT(zio->io_error == 0);
        ASSERT(zio->io_child_error[ZIO_CHILD_VDEV] == 0);
 
@@ -2621,27 +3612,23 @@ zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
                /*
                 * The mirror_ops handle multiple DVAs in a single BP.
                 */
-               return (vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio));
+               vdev_mirror_ops.vdev_op_io_start(zio);
+               return (NULL);
        }
 
-       /*
-        * We keep track of time-sensitive I/Os so that the scan thread
-        * can quickly react to certain workloads.  In particular, we care
-        * about non-scrubbing, top-level reads and writes with the following
-        * characteristics:
-        *      - synchronous writes of user data to non-slog devices
-        *      - any reads of user data
-        * When these conditions are met, adjust the timestamp of spa_last_io
-        * which allows the scan thread to adjust its workload accordingly.
-        */
-       if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCAN_THREAD) && zio->io_bp != NULL &&
-           vd == vd->vdev_top && !vd->vdev_islog &&
-           zio->io_bookmark.zb_objset != DMU_META_OBJSET &&
-           zio->io_txg != spa_syncing_txg(spa)) {
-               uint64_t old = spa->spa_last_io;
-               uint64_t new = ddi_get_lbolt64();
-               if (old != new)
-                       (void) atomic_cas_64(&spa->spa_last_io, old, new);
+       ASSERT3P(zio->io_logical, !=, zio);
+       if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
+               ASSERT(spa->spa_trust_config);
+
+               /*
+                * Note: the code can handle other kinds of writes,
+                * but we don't expect them.
+                */
+               if (zio->io_vd->vdev_removing) {
+                       ASSERT(zio->io_flags &
+                           (ZIO_FLAG_PHYSICAL | ZIO_FLAG_SELF_HEAL |
+                           ZIO_FLAG_RESILVER | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE));
+               }
        }
 
        align = 1ULL << vd->vdev_top->vdev_ashift;
@@ -2650,11 +3637,11 @@ zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
            P2PHASE(zio->io_size, align) != 0) {
                /* Transform logical writes to be a full physical block size. */
                uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
-               char *abuf = zio_buf_alloc(asize);
+               abd_t *abuf = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, asize);
                ASSERT(vd == vd->vdev_top);
                if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
-                       bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
-                       bzero(abuf + zio->io_size, asize - zio->io_size);
+                       abd_copy(abuf, zio->io_abd, zio->io_size);
+                       abd_zero_off(abuf, zio->io_size, asize - zio->io_size);
                }
                zio_push_transform(zio, abuf, asize, asize, zio_subblock);
        }
@@ -2681,54 +3668,80 @@ zio_vdev_io_start(zio_t *zio)
         * If this is a repair I/O, and there's no self-healing involved --
         * that is, we're just resilvering what we expect to resilver --
         * then don't do the I/O unless zio's txg is actually in vd's DTL.
-        * This prevents spurious resilvering with nested replication.
-        * For example, given a mirror of mirrors, (A+B)+(C+D), if only
-        * A is out of date, we'll read from C+D, then use the data to
-        * resilver A+B -- but we don't actually want to resilver B, just A.
-        * The top-level mirror has no way to know this, so instead we just
-        * discard unnecessary repairs as we work our way down the vdev tree.
-        * The same logic applies to any form of nested replication:
-        * ditto + mirror, RAID-Z + replacing, etc.  This covers them all.
+        * This prevents spurious resilvering.
+        *
+        * There are a few ways that we can end up creating these spurious
+        * resilver i/os:
+        *
+        * 1. A resilver i/o will be issued if any DVA in the BP has a
+        * dirty DTL.  The mirror code will issue resilver writes to
+        * each DVA, including the one(s) that are not on vdevs with dirty
+        * DTLs.
+        *
+        * 2. With nested replication, which happens when we have a
+        * "replacing" or "spare" vdev that's a child of a mirror or raidz.
+        * For example, given mirror(replacing(A+B), C), it's likely that
+        * only A is out of date (it's the new device). In this case, we'll
+        * read from C, then use the data to resilver A+B -- but we don't
+        * actually want to resilver B, just A. The top-level mirror has no
+        * way to know this, so instead we just discard unnecessary repairs
+        * as we work our way down the vdev tree.
+        *
+        * 3. ZTEST also creates mirrors of mirrors, mirrors of raidz, etc.
+        * The same logic applies to any form of nested replication: ditto
+        * + mirror, RAID-Z + replacing, etc.
+        *
+        * However, indirect vdevs point off to other vdevs which may have
+        * DTL's, so we never bypass them.  The child i/os on concrete vdevs
+        * will be properly bypassed instead.
         */
        if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR) &&
            !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SELF_HEAL) &&
            zio->io_txg != 0 && /* not a delegated i/o */
+           vd->vdev_ops != &vdev_indirect_ops &&
            !vdev_dtl_contains(vd, DTL_PARTIAL, zio->io_txg, 1)) {
                ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
                zio_vdev_io_bypass(zio);
-               return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+               return (zio);
        }
 
-       if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf &&
-           (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)) {
+       if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf && (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
+           zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_TRIM)) {
 
                if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ && vdev_cache_read(zio))
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
 
                if ((zio = vdev_queue_io(zio)) == NULL)
-                       return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+                       return (NULL);
 
                if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
                        zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
                        zio_interrupt(zio);
-                       return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+                       return (NULL);
                }
+               zio->io_delay = gethrtime();
        }
 
-       return (vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio));
+       vd->vdev_ops->vdev_op_io_start(zio);
+       return (NULL);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
 {
        vdev_t *vd = zio->io_vd;
        vdev_ops_t *ops = vd ? vd->vdev_ops : &vdev_mirror_ops;
        boolean_t unexpected_error = B_FALSE;
 
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
+               return (NULL);
+       }
+
+       ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ ||
+           zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE || zio->io_type == ZIO_TYPE_TRIM);
 
-       ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
+       if (zio->io_delay)
+               zio->io_delay = gethrtime() - zio->io_delay;
 
        if (vd != NULL && vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
 
@@ -2738,13 +3751,13 @@ zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
                        vdev_cache_write(zio);
 
                if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
-                       zio->io_error = zio_handle_device_injection(vd,
-                           zio, EIO);
+                       zio->io_error = zio_handle_device_injections(vd, zio,
+                           EIO, EILSEQ);
 
                if (zio_injection_enabled && zio->io_error == 0)
                        zio->io_error = zio_handle_label_injection(zio, EIO);
 
-               if (zio->io_error) {
+               if (zio->io_error && zio->io_type != ZIO_TYPE_TRIM) {
                        if (!vdev_accessible(vd, zio)) {
                                zio->io_error = SET_ERROR(ENXIO);
                        } else {
@@ -2758,7 +3771,36 @@ zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
        if (unexpected_error)
                VERIFY(vdev_probe(vd, zio) == NULL);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
+}
+
+/*
+ * This function is used to change the priority of an existing zio that is
+ * currently in-flight. This is used by the arc to upgrade priority in the
+ * event that a demand read is made for a block that is currently queued
+ * as a scrub or async read IO. Otherwise, the high priority read request
+ * would end up having to wait for the lower priority IO.
+ */
+void
+zio_change_priority(zio_t *pio, zio_priority_t priority)
+{
+       zio_t *cio, *cio_next;
+       zio_link_t *zl = NULL;
+
+       ASSERT3U(priority, <, ZIO_PRIORITY_NUM_QUEUEABLE);
+
+       if (pio->io_vd != NULL && pio->io_vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
+               vdev_queue_change_io_priority(pio, priority);
+       } else {
+               pio->io_priority = priority;
+       }
+
+       mutex_enter(&pio->io_lock);
+       for (cio = zio_walk_children(pio, &zl); cio != NULL; cio = cio_next) {
+               cio_next = zio_walk_children(pio, &zl);
+               zio_change_priority(cio, priority);
+       }
+       mutex_exit(&pio->io_lock);
 }
 
 /*
@@ -2767,7 +3809,7 @@ zio_vdev_io_done(zio_t *zio)
  */
 static void
 zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
-    const void *good_buf)
+    const abd_t *good_buf)
 {
        /* no processing needed */
        zfs_ereport_finish_checksum(zcr, good_buf, zcr->zcr_cbdata, B_FALSE);
@@ -2777,23 +3819,24 @@ zio_vsd_default_cksum_finish(zio_cksum_report_t *zcr,
 void
 zio_vsd_default_cksum_report(zio_t *zio, zio_cksum_report_t *zcr, void *ignored)
 {
-       void *buf = zio_buf_alloc(zio->io_size);
+       void *abd = abd_alloc_sametype(zio->io_abd, zio->io_size);
 
-       bcopy(zio->io_data, buf, zio->io_size);
+       abd_copy(abd, zio->io_abd, zio->io_size);
 
        zcr->zcr_cbinfo = zio->io_size;
-       zcr->zcr_cbdata = buf;
+       zcr->zcr_cbdata = abd;
        zcr->zcr_finish = zio_vsd_default_cksum_finish;
-       zcr->zcr_free = zio_buf_free;
+       zcr->zcr_free = zio_abd_free;
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
 {
        vdev_t *vd = zio->io_vd;
 
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV_BIT, ZIO_WAIT_DONE)) {
+               return (NULL);
+       }
 
        if (vd == NULL && !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_CONFIG_WRITER))
                spa_config_exit(zio->io_spa, SCL_ZIO, zio);
@@ -2822,7 +3865,7 @@ zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
                zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_START >> 1;
                zio_taskq_dispatch(zio, ZIO_TASKQ_ISSUE,
                    zio_requeue_io_start_cut_in_line);
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+               return (NULL);
        }
 
        /*
@@ -2842,6 +3885,16 @@ zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
                vd->vdev_cant_write = B_TRUE;
        }
 
+       /*
+        * If a cache flush returns ENOTSUP or ENOTTY, we know that no future
+        * attempts will ever succeed. In this case we set a persistent
+        * boolean flag so that we don't bother with it in the future.
+        */
+       if ((zio->io_error == ENOTSUP || zio->io_error == ENOTTY) &&
+           zio->io_type == ZIO_TYPE_IOCTL &&
+           zio->io_cmd == DKIOCFLUSHWRITECACHE && vd != NULL)
+               vd->vdev_nowritecache = B_TRUE;
+
        if (zio->io_error)
                zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 
@@ -2852,7 +3905,7 @@ zio_vdev_io_assess(zio_t *zio)
                zio->io_physdone(zio->io_logical);
        }
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 void
@@ -2882,12 +3935,170 @@ zio_vdev_io_bypass(zio_t *zio)
        zio->io_stage = ZIO_STAGE_VDEV_IO_ASSESS >> 1;
 }
 
+/*
+ * ==========================================================================
+ * Encrypt and store encryption parameters
+ * ==========================================================================
+ */
+
+
+/*
+ * This function is used for ZIO_STAGE_ENCRYPT. It is responsible for
+ * managing the storage of encryption parameters and passing them to the
+ * lower-level encryption functions.
+ */
+static zio_t *
+zio_encrypt(zio_t *zio)
+{
+       zio_prop_t *zp = &zio->io_prop;
+       spa_t *spa = zio->io_spa;
+       blkptr_t *bp = zio->io_bp;
+       uint64_t psize = BP_GET_PSIZE(bp);
+       uint64_t dsobj = zio->io_bookmark.zb_objset;
+       dmu_object_type_t ot = BP_GET_TYPE(bp);
+       void *enc_buf = NULL;
+       abd_t *eabd = NULL;
+       uint8_t salt[ZIO_DATA_SALT_LEN];
+       uint8_t iv[ZIO_DATA_IV_LEN];
+       uint8_t mac[ZIO_DATA_MAC_LEN];
+       boolean_t no_crypt = B_FALSE;
+
+       /* the root zio already encrypted the data */
+       if (zio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG)
+               return (zio);
+
+       /* only ZIL blocks are re-encrypted on rewrite */
+       if (!IO_IS_ALLOCATING(zio) && ot != DMU_OT_INTENT_LOG)
+               return (zio);
+
+       if (!(zp->zp_encrypt || BP_IS_ENCRYPTED(bp))) {
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_FALSE);
+               return (zio);
+       }
+
+       /* if we are doing raw encryption set the provided encryption params */
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RAW_ENCRYPT) {
+               ASSERT0(BP_GET_LEVEL(bp));
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
+               BP_SET_BYTEORDER(bp, zp->zp_byteorder);
+               if (ot != DMU_OT_OBJSET)
+                       zio_crypt_encode_mac_bp(bp, zp->zp_mac);
+
+               /* dnode blocks must be written out in the provided byteorder */
+               if (zp->zp_byteorder != ZFS_HOST_BYTEORDER &&
+                   ot == DMU_OT_DNODE) {
+                       void *bswap_buf = zio_buf_alloc(psize);
+                       abd_t *babd = abd_get_from_buf(bswap_buf, psize);
+
+                       ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
+                       abd_copy_to_buf(bswap_buf, zio->io_abd, psize);
+                       dmu_ot_byteswap[DMU_OT_BYTESWAP(ot)].ob_func(bswap_buf,
+                           psize);
+
+                       abd_take_ownership_of_buf(babd, B_TRUE);
+                       zio_push_transform(zio, babd, psize, psize, NULL);
+               }
+
+               if (DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot))
+                       zio_crypt_encode_params_bp(bp, zp->zp_salt, zp->zp_iv);
+               return (zio);
+       }
+
+       /* indirect blocks only maintain a cksum of the lower level MACs */
+       if (BP_GET_LEVEL(bp) > 0) {
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
+               VERIFY0(zio_crypt_do_indirect_mac_checksum_abd(B_TRUE,
+                   zio->io_orig_abd, BP_GET_LSIZE(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
+                   mac));
+               zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
+               return (zio);
+       }
+
+       /*
+        * Objset blocks are a special case since they have 2 256-bit MACs
+        * embedded within them.
+        */
+       if (ot == DMU_OT_OBJSET) {
+               ASSERT0(DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot));
+               ASSERT3U(BP_GET_COMPRESS(bp), ==, ZIO_COMPRESS_OFF);
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
+               VERIFY0(spa_do_crypt_objset_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
+                   zio->io_abd, psize, BP_SHOULD_BYTESWAP(bp)));
+               return (zio);
+       }
+
+       /* unencrypted object types are only authenticated with a MAC */
+       if (!DMU_OT_IS_ENCRYPTED(ot)) {
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
+               VERIFY0(spa_do_crypt_mac_abd(B_TRUE, spa, dsobj,
+                   zio->io_abd, psize, mac));
+               zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
+               return (zio);
+       }
+
+       /*
+        * Later passes of sync-to-convergence may decide to rewrite data
+        * in place to avoid more disk reallocations. This presents a problem
+        * for encryption because this constitutes rewriting the new data with
+        * the same encryption key and IV. However, this only applies to blocks
+        * in the MOS (particularly the spacemaps) and we do not encrypt the
+        * MOS. We assert that the zio is allocating or an intent log write
+        * to enforce this.
+        */
+       ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio) || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
+       ASSERT(BP_GET_LEVEL(bp) == 0 || ot == DMU_OT_INTENT_LOG);
+       ASSERT(spa_feature_is_active(spa, SPA_FEATURE_ENCRYPTION));
+       ASSERT3U(psize, !=, 0);
+
+       enc_buf = zio_buf_alloc(psize);
+       eabd = abd_get_from_buf(enc_buf, psize);
+       abd_take_ownership_of_buf(eabd, B_TRUE);
+
+       /*
+        * For an explanation of what encryption parameters are stored
+        * where, see the block comment in zio_crypt.c.
+        */
+       if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
+               zio_crypt_decode_params_bp(bp, salt, iv);
+       } else {
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
+       }
+
+       /* Perform the encryption. This should not fail */
+       VERIFY0(spa_do_crypt_abd(B_TRUE, spa, &zio->io_bookmark,
+           BP_GET_TYPE(bp), BP_GET_DEDUP(bp), BP_SHOULD_BYTESWAP(bp),
+           salt, iv, mac, psize, zio->io_abd, eabd, &no_crypt));
+
+       /* encode encryption metadata into the bp */
+       if (ot == DMU_OT_INTENT_LOG) {
+               /*
+                * ZIL blocks store the MAC in the embedded checksum, so the
+                * transform must always be applied.
+                */
+               zio_crypt_encode_mac_zil(enc_buf, mac);
+               zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
+       } else {
+               BP_SET_CRYPT(bp, B_TRUE);
+               zio_crypt_encode_params_bp(bp, salt, iv);
+               zio_crypt_encode_mac_bp(bp, mac);
+
+               if (no_crypt) {
+                       ASSERT3U(ot, ==, DMU_OT_DNODE);
+                       abd_free(eabd);
+               } else {
+                       zio_push_transform(zio, eabd, psize, psize, NULL);
+               }
+       }
+
+       return (zio);
+}
+
 /*
  * ==========================================================================
  * Generate and verify checksums
  * ==========================================================================
  */
-static int
+static zio_t *
 zio_checksum_generate(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
@@ -2901,7 +4112,7 @@ zio_checksum_generate(zio_t *zio)
                checksum = zio->io_prop.zp_checksum;
 
                if (checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
 
                ASSERT(checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
        } else {
@@ -2913,12 +4124,12 @@ zio_checksum_generate(zio_t *zio)
                }
        }
 
-       zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_data, zio->io_size);
+       zio_checksum_compute(zio, checksum, zio->io_abd, zio->io_size);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+static zio_t *
 zio_checksum_verify(zio_t *zio)
 {
        zio_bad_cksum_t info;
@@ -2933,21 +4144,26 @@ zio_checksum_verify(zio_t *zio)
                 * We're either verifying a label checksum, or nothing at all.
                 */
                if (zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_OFF)
-                       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+                       return (zio);
 
                ASSERT(zio->io_prop.zp_checksum == ZIO_CHECKSUM_LABEL);
        }
 
        if ((error = zio_checksum_error(zio, &info)) != 0) {
                zio->io_error = error;
-               if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
+               if (error == ECKSUM &&
+                   !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SPECULATIVE)) {
+                       mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
+                       zio->io_vd->vdev_stat.vs_checksum_errors++;
+                       mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
+
                        zfs_ereport_start_checksum(zio->io_spa,
-                           zio->io_vd, zio, zio->io_offset,
-                           zio->io_size, NULL, &info);
+                           zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio,
+                           zio->io_offset, zio->io_size, NULL, &info);
                }
        }
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
 /*
@@ -2963,7 +4179,7 @@ zio_checksum_verified(zio_t *zio)
  * ==========================================================================
  * Error rank.  Error are ranked in the order 0, ENXIO, ECKSUM, EIO, other.
  * An error of 0 indicates success.  ENXIO indicates whole-device failure,
- * which may be transient (e.g. unplugged) or permament.  ECKSUM and EIO
+ * which may be transient (e.g. unplugged) or permanent.  ECKSUM and EIO
  * indicate errors that are specific to one I/O, and most likely permanent.
  * Any other error is presumed to be worse because we weren't expecting it.
  * ==========================================================================
@@ -2990,15 +4206,17 @@ zio_worst_error(int e1, int e2)
  * I/O completion
  * ==========================================================================
  */
-static int
+static zio_t *
 zio_ready(zio_t *zio)
 {
        blkptr_t *bp = zio->io_bp;
        zio_t *pio, *pio_next;
+       zio_link_t *zl = NULL;
 
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_READY) ||
-           zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_READY))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG_BIT | ZIO_CHILD_DDT_BIT,
+           ZIO_WAIT_READY)) {
+               return (NULL);
+       }
 
        if (zio->io_ready) {
                ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
@@ -3012,12 +4230,28 @@ zio_ready(zio_t *zio)
        if (bp != NULL && bp != &zio->io_bp_copy)
                zio->io_bp_copy = *bp;
 
-       if (zio->io_error)
+       if (zio->io_error != 0) {
                zio->io_pipeline = ZIO_INTERLOCK_PIPELINE;
 
+               if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
+                       ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(zio));
+                       ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+                       ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
+
+                       /*
+                        * We were unable to allocate anything, unreserve and
+                        * issue the next I/O to allocate.
+                        */
+                       metaslab_class_throttle_unreserve(
+                           zio->io_metaslab_class, zio->io_prop.zp_copies,
+                           zio->io_allocator, zio);
+                       zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, zio->io_allocator);
+               }
+       }
+
        mutex_enter(&zio->io_lock);
        zio->io_state[ZIO_WAIT_READY] = 1;
-       pio = zio_walk_parents(zio);
+       pio = zio_walk_parents(zio, &zl);
        mutex_exit(&zio->io_lock);
 
        /*
@@ -3028,15 +4262,15 @@ zio_ready(zio_t *zio)
         * all parents must wait for us to be done before they can be done.
         */
        for (; pio != NULL; pio = pio_next) {
-               pio_next = zio_walk_parents(zio);
-               zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY);
+               pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
+               zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_READY, NULL);
        }
 
        if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_NODATA) {
                if (BP_IS_GANG(bp)) {
                        zio->io_flags &= ~ZIO_FLAG_NODATA;
                } else {
-                       ASSERT((uintptr_t)zio->io_data < SPA_MAXBLOCKSIZE);
+                       ASSERT((uintptr_t)zio->io_abd < SPA_MAXBLOCKSIZE);
                        zio->io_pipeline &= ~ZIO_VDEV_IO_STAGES;
                }
        }
@@ -3045,27 +4279,123 @@ zio_ready(zio_t *zio)
            zio->io_spa->spa_syncing_txg == zio->io_txg)
                zio_handle_ignored_writes(zio);
 
-       return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
+       return (zio);
 }
 
-static int
+/*
+ * Update the allocation throttle accounting.
+ */
+static void
+zio_dva_throttle_done(zio_t *zio)
+{
+       ASSERTV(zio_t *lio = zio->io_logical);
+       zio_t *pio = zio_unique_parent(zio);
+       vdev_t *vd = zio->io_vd;
+       int flags = METASLAB_ASYNC_ALLOC;
+
+       ASSERT3P(zio->io_bp, !=, NULL);
+       ASSERT3U(zio->io_type, ==, ZIO_TYPE_WRITE);
+       ASSERT3U(zio->io_priority, ==, ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+       ASSERT3U(zio->io_child_type, ==, ZIO_CHILD_VDEV);
+       ASSERT(vd != NULL);
+       ASSERT3P(vd, ==, vd->vdev_top);
+       ASSERT(zio_injection_enabled || !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_RETRY));
+       ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
+       ASSERT(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING);
+       ASSERT(!(lio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE));
+       ASSERT(!(lio->io_orig_flags & ZIO_FLAG_NODATA));
+
+       /*
+        * Parents of gang children can have two flavors -- ones that
+        * allocated the gang header (will have ZIO_FLAG_IO_REWRITE set)
+        * and ones that allocated the constituent blocks. The allocation
+        * throttle needs to know the allocating parent zio so we must find
+        * it here.
+        */
+       if (pio->io_child_type == ZIO_CHILD_GANG) {
+               /*
+                * If our parent is a rewrite gang child then our grandparent
+                * would have been the one that performed the allocation.
+                */
+               if (pio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REWRITE)
+                       pio = zio_unique_parent(pio);
+               flags |= METASLAB_GANG_CHILD;
+       }
+
+       ASSERT(IO_IS_ALLOCATING(pio));
+       ASSERT3P(zio, !=, zio->io_logical);
+       ASSERT(zio->io_logical != NULL);
+       ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR));
+       ASSERT0(zio->io_flags & ZIO_FLAG_NOPWRITE);
+       ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
+
+       mutex_enter(&pio->io_lock);
+       metaslab_group_alloc_decrement(zio->io_spa, vd->vdev_id, pio, flags,
+           pio->io_allocator, B_TRUE);
+       mutex_exit(&pio->io_lock);
+
+       metaslab_class_throttle_unreserve(zio->io_metaslab_class, 1,
+           pio->io_allocator, pio);
+
+       /*
+        * Call into the pipeline to see if there is more work that
+        * needs to be done. If there is work to be done it will be
+        * dispatched to another taskq thread.
+        */
+       zio_allocate_dispatch(zio->io_spa, pio->io_allocator);
+}
+
+static zio_t *
 zio_done(zio_t *zio)
 {
+       /*
+        * Always attempt to keep stack usage minimal here since
+        * we can be called recursively up to 19 levels deep.
+        */
+       const uint64_t psize = zio->io_size;
        zio_t *pio, *pio_next;
-       int c, w;
+       zio_link_t *zl = NULL;
 
        /*
         * If our children haven't all completed,
         * wait for them and then repeat this pipeline stage.
         */
-       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_VDEV, ZIO_WAIT_DONE) ||
-           zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_GANG, ZIO_WAIT_DONE) ||
-           zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_DDT, ZIO_WAIT_DONE) ||
-           zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_LOGICAL, ZIO_WAIT_DONE))
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       if (zio_wait_for_children(zio, ZIO_CHILD_ALL_BITS, ZIO_WAIT_DONE)) {
+               return (NULL);
+       }
 
-       for (c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
-               for (w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
+       /*
+        * If the allocation throttle is enabled, then update the accounting.
+        * We only track child I/Os that are part of an allocating async
+        * write. We must do this since the allocation is performed
+        * by the logical I/O but the actual write is done by child I/Os.
+        */
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING &&
+           zio->io_child_type == ZIO_CHILD_VDEV) {
+               ASSERT(zio->io_metaslab_class != NULL);
+               ASSERT(zio->io_metaslab_class->mc_alloc_throttle_enabled);
+               zio_dva_throttle_done(zio);
+       }
+
+       /*
+        * If the allocation throttle is enabled, verify that
+        * we have decremented the refcounts for every I/O that was throttled.
+        */
+       if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_ALLOCATING) {
+               ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
+               ASSERT(zio->io_priority == ZIO_PRIORITY_ASYNC_WRITE);
+               ASSERT(zio->io_bp != NULL);
+
+               metaslab_group_alloc_verify(zio->io_spa, zio->io_bp, zio,
+                   zio->io_allocator);
+               VERIFY(zfs_refcount_not_held(
+                   &zio->io_metaslab_class->mc_alloc_slots[zio->io_allocator],
+                   zio));
+       }
+
+
+       for (int c = 0; c < ZIO_CHILD_TYPES; c++)
+               for (int w = 0; w < ZIO_WAIT_TYPES; w++)
                        ASSERT(zio->io_children[c][w] == 0);
 
        if (zio->io_bp != NULL && !BP_IS_EMBEDDED(zio->io_bp)) {
@@ -3077,7 +4407,6 @@ zio_done(zio_t *zio)
                if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE && !BP_IS_HOLE(zio->io_bp) &&
                    zio->io_bp_override == NULL &&
                    !(zio->io_flags & ZIO_FLAG_IO_REPAIR)) {
-                       ASSERT(!BP_SHOULD_BYTESWAP(zio->io_bp));
                        ASSERT3U(zio->io_prop.zp_copies, <=,
                            BP_GET_NDVAS(zio->io_bp));
                        ASSERT(BP_COUNT_GANG(zio->io_bp) == 0 ||
@@ -3103,38 +4432,56 @@ zio_done(zio_t *zio)
                while (zio->io_cksum_report != NULL) {
                        zio_cksum_report_t *zcr = zio->io_cksum_report;
                        uint64_t align = zcr->zcr_align;
-                       uint64_t asize = P2ROUNDUP(zio->io_size, align);
-                       char *abuf = zio->io_data;
+                       uint64_t asize = P2ROUNDUP(psize, align);
+                       abd_t *adata = zio->io_abd;
 
-                       if (asize != zio->io_size) {
-                               abuf = zio_buf_alloc(asize);
-                               bcopy(zio->io_data, abuf, zio->io_size);
-                               bzero(abuf+zio->io_size, asize-zio->io_size);
+                       if (asize != psize) {
+                               adata = abd_alloc(asize, B_TRUE);
+                               abd_copy(adata, zio->io_abd, psize);
+                               abd_zero_off(adata, psize, asize - psize);
                        }
 
                        zio->io_cksum_report = zcr->zcr_next;
                        zcr->zcr_next = NULL;
-                       zcr->zcr_finish(zcr, abuf);
+                       zcr->zcr_finish(zcr, adata);
                        zfs_ereport_free_checksum(zcr);
 
-                       if (asize != zio->io_size)
-                               zio_buf_free(abuf, asize);
+                       if (asize != psize)
+                               abd_free(adata);
                }
        }
 
        zio_pop_transforms(zio);        /* note: may set zio->io_error */
 
-       vdev_stat_update(zio, zio->io_size);
+       vdev_stat_update(zio, psize);
 
        /*
         * If this I/O is attached to a particular vdev is slow, exceeding
         * 30 seconds to complete, post an error described the I/O delay.
         * We ignore these errors if the device is currently unavailable.
         */
-       if (zio->io_delay >= MSEC_TO_TICK(zio_delay_max)) {
-               if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd))
-                       zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY, zio->io_spa,
-                           zio->io_vd, zio, 0, 0);
+       if (zio->io_delay >= MSEC2NSEC(zio_slow_io_ms)) {
+               if (zio->io_vd != NULL && !vdev_is_dead(zio->io_vd)) {
+                       /*
+                        * We want to only increment our slow IO counters if
+                        * the IO is valid (i.e. not if the drive is removed).
+                        *
+                        * zfs_ereport_post() will also do these checks, but
+                        * it can also ratelimit and have other failures, so we
+                        * need to increment the slow_io counters independent
+                        * of it.
+                        */
+                       if (zfs_ereport_is_valid(FM_EREPORT_ZFS_DELAY,
+                           zio->io_spa, zio->io_vd, zio)) {
+                               mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
+                               zio->io_vd->vdev_stat.vs_slow_ios++;
+                               mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
+
+                               zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DELAY,
+                                   zio->io_spa, zio->io_vd, &zio->io_bookmark,
+                                   zio, 0, 0);
+                       }
+               }
        }
 
        if (zio->io_error) {
@@ -3145,9 +4492,18 @@ zio_done(zio_t *zio)
                 * device is currently unavailable.
                 */
                if (zio->io_error != ECKSUM && zio->io_vd != NULL &&
-                       !vdev_is_dead(zio->io_vd))
+                   !vdev_is_dead(zio->io_vd)) {
+                       mutex_enter(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
+                       if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
+                               zio->io_vd->vdev_stat.vs_read_errors++;
+                       } else if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
+                               zio->io_vd->vdev_stat.vs_write_errors++;
+                       }
+                       mutex_exit(&zio->io_vd->vdev_stat_lock);
+
                        zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_IO, zio->io_spa,
-                                               zio->io_vd, zio, 0, 0);
+                           zio->io_vd, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
+               }
 
                if ((zio->io_error == EIO || !(zio->io_flags &
                    (ZIO_FLAG_SPECULATIVE | ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE))) &&
@@ -3156,9 +4512,9 @@ zio_done(zio_t *zio)
                         * For logical I/O requests, tell the SPA to log the
                         * error and generate a logical data ereport.
                         */
-                       spa_log_error(zio->io_spa, zio);
+                       spa_log_error(zio->io_spa, &zio->io_bookmark);
                        zfs_ereport_post(FM_EREPORT_ZFS_DATA, zio->io_spa,
-                           NULL, zio, 0, 0);
+                           NULL, &zio->io_bookmark, zio, 0, 0);
                }
        }
 
@@ -3218,7 +4574,7 @@ zio_done(zio_t *zio)
         */
        if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
            (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND))
-               zio->io_reexecute = 0;
+               zio->io_reexecute &= ~ZIO_REEXECUTE_SUSPEND;
 
        if (zio->io_reexecute) {
                /*
@@ -3249,14 +4605,21 @@ zio_done(zio_t *zio)
                 * trouble (e.g. suspended). This allows "The Godfather"
                 * I/O to return status without blocking.
                 */
-               for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
-                       zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
-                       pio_next = zio_walk_parents(zio);
+               zl = NULL;
+               for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL;
+                   pio = pio_next) {
+                       zio_link_t *remove_zl = zl;
+                       pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
 
                        if ((pio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER) &&
                            (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND)) {
-                               zio_remove_child(pio, zio, zl);
-                               zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
+                               zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
+                               /*
+                                * This is a rare code path, so we don't
+                                * bother with "next_to_execute".
+                                */
+                               zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE,
+                                   NULL);
                        }
                }
 
@@ -3268,13 +4631,17 @@ zio_done(zio_t *zio)
                         */
                        ASSERT(!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_GODFATHER));
                        zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE;
-                       zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
+                       /*
+                        * This is a rare code path, so we don't bother with
+                        * "next_to_execute".
+                        */
+                       zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, NULL);
                } else if (zio->io_reexecute & ZIO_REEXECUTE_SUSPEND) {
                        /*
                         * We'd fail again if we reexecuted now, so suspend
                         * until conditions improve (e.g. device comes online).
                         */
-                       zio_suspend(zio->io_spa, zio);
+                       zio_suspend(zio->io_spa, zio, ZIO_SUSPEND_IOERR);
                } else {
                        /*
                         * Reexecution is potentially a huge amount of work.
@@ -3286,7 +4653,7 @@ zio_done(zio_t *zio)
                            (task_func_t *)zio_reexecute, zio, 0,
                            &zio->io_tqent);
                }
-               return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+               return (NULL);
        }
 
        ASSERT(zio->io_child_count == 0);
@@ -3322,11 +4689,17 @@ zio_done(zio_t *zio)
        zio->io_state[ZIO_WAIT_DONE] = 1;
        mutex_exit(&zio->io_lock);
 
-       for (pio = zio_walk_parents(zio); pio != NULL; pio = pio_next) {
-               zio_link_t *zl = zio->io_walk_link;
-               pio_next = zio_walk_parents(zio);
-               zio_remove_child(pio, zio, zl);
-               zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE);
+       /*
+        * We are done executing this zio.  We may want to execute a parent
+        * next.  See the comment in zio_notify_parent().
+        */
+       zio_t *next_to_execute = NULL;
+       zl = NULL;
+       for (pio = zio_walk_parents(zio, &zl); pio != NULL; pio = pio_next) {
+               zio_link_t *remove_zl = zl;
+               pio_next = zio_walk_parents(zio, &zl);
+               zio_remove_child(pio, zio, remove_zl);
+               zio_notify_parent(pio, zio, ZIO_WAIT_DONE, &next_to_execute);
        }
 
        if (zio->io_waiter != NULL) {
@@ -3338,7 +4711,7 @@ zio_done(zio_t *zio)
                zio_destroy(zio);
        }
 
-       return (ZIO_PIPELINE_STOP);
+       return (next_to_execute);
 }
 
 /*
@@ -3349,9 +4722,11 @@ zio_done(zio_t *zio)
 static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
        NULL,
        zio_read_bp_init,
+       zio_write_bp_init,
        zio_free_bp_init,
        zio_issue_async,
-       zio_write_bp_init,
+       zio_write_compress,
+       zio_encrypt,
        zio_checksum_generate,
        zio_nop_write,
        zio_ddt_read_start,
@@ -3360,6 +4735,7 @@ static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
        zio_ddt_free,
        zio_gang_assemble,
        zio_gang_issue,
+       zio_dva_throttle,
        zio_dva_allocate,
        zio_dva_free,
        zio_dva_claim,
@@ -3371,57 +4747,141 @@ static zio_pipe_stage_t *zio_pipeline[] = {
        zio_done
 };
 
-/* dnp is the dnode for zb1->zb_object */
-boolean_t
-zbookmark_is_before(const dnode_phys_t *dnp, const zbookmark_phys_t *zb1,
-    const zbookmark_phys_t *zb2)
-{
-       uint64_t zb1nextL0, zb2thisobj;
 
-       ASSERT(zb1->zb_objset == zb2->zb_objset);
-       ASSERT(zb2->zb_level == 0);
 
-       /* The objset_phys_t isn't before anything. */
-       if (dnp == NULL)
-               return (B_FALSE);
 
-       zb1nextL0 = (zb1->zb_blkid + 1) <<
-           ((zb1->zb_level) * (dnp->dn_indblkshift - SPA_BLKPTRSHIFT));
+/*
+ * Compare two zbookmark_phys_t's to see which we would reach first in a
+ * pre-order traversal of the object tree.
+ *
+ * This is simple in every case aside from the meta-dnode object. For all other
+ * objects, we traverse them in order (object 1 before object 2, and so on).
+ * However, all of these objects are traversed while traversing object 0, since
+ * the data it points to is the list of objects.  Thus, we need to convert to a
+ * canonical representation so we can compare meta-dnode bookmarks to
+ * non-meta-dnode bookmarks.
+ *
+ * We do this by calculating "equivalents" for each field of the zbookmark.
+ * zbookmarks outside of the meta-dnode use their own object and level, and
+ * calculate the level 0 equivalent (the first L0 blkid that is contained in the
+ * blocks this bookmark refers to) by multiplying their blkid by their span
+ * (the number of L0 blocks contained within one block at their level).
+ * zbookmarks inside the meta-dnode calculate their object equivalent
+ * (which is L0equiv * dnodes per data block), use 0 for their L0equiv, and use
+ * level + 1<<31 (any value larger than a level could ever be) for their level.
+ * This causes them to always compare before a bookmark in their object
+ * equivalent, compare appropriately to bookmarks in other objects, and to
+ * compare appropriately to other bookmarks in the meta-dnode.
+ */
+int
+zbookmark_compare(uint16_t dbss1, uint8_t ibs1, uint16_t dbss2, uint8_t ibs2,
+    const zbookmark_phys_t *zb1, const zbookmark_phys_t *zb2)
+{
+       /*
+        * These variables represent the "equivalent" values for the zbookmark,
+        * after converting zbookmarks inside the meta dnode to their
+        * normal-object equivalents.
+        */
+       uint64_t zb1obj, zb2obj;
+       uint64_t zb1L0, zb2L0;
+       uint64_t zb1level, zb2level;
+
+       if (zb1->zb_object == zb2->zb_object &&
+           zb1->zb_level == zb2->zb_level &&
+           zb1->zb_blkid == zb2->zb_blkid)
+               return (0);
 
-       zb2thisobj = zb2->zb_object ? zb2->zb_object :
-           zb2->zb_blkid << (DNODE_BLOCK_SHIFT - DNODE_SHIFT);
+       /*
+        * BP_SPANB calculates the span in blocks.
+        */
+       zb1L0 = (zb1->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs1, zb1->zb_level);
+       zb2L0 = (zb2->zb_blkid) * BP_SPANB(ibs2, zb2->zb_level);
 
        if (zb1->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
-               uint64_t nextobj = zb1nextL0 *
-                   (dnp->dn_datablkszsec << SPA_MINBLOCKSHIFT) >> DNODE_SHIFT;
-               return (nextobj <= zb2thisobj);
+               zb1obj = zb1L0 * (dbss1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
+               zb1L0 = 0;
+               zb1level = zb1->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
+       } else {
+               zb1obj = zb1->zb_object;
+               zb1level = zb1->zb_level;
        }
 
-       if (zb1->zb_object < zb2thisobj)
-               return (B_TRUE);
-       if (zb1->zb_object > zb2thisobj)
-               return (B_FALSE);
-       if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT)
+       if (zb2->zb_object == DMU_META_DNODE_OBJECT) {
+               zb2obj = zb2L0 * (dbss2 << (SPA_MINBLOCKSHIFT - DNODE_SHIFT));
+               zb2L0 = 0;
+               zb2level = zb2->zb_level + COMPARE_META_LEVEL;
+       } else {
+               zb2obj = zb2->zb_object;
+               zb2level = zb2->zb_level;
+       }
+
+       /* Now that we have a canonical representation, do the comparison. */
+       if (zb1obj != zb2obj)
+               return (zb1obj < zb2obj ? -1 : 1);
+       else if (zb1L0 != zb2L0)
+               return (zb1L0 < zb2L0 ? -1 : 1);
+       else if (zb1level != zb2level)
+               return (zb1level > zb2level ? -1 : 1);
+       /*
+        * This can (theoretically) happen if the bookmarks have the same object
+        * and level, but different blkids, if the block sizes are not the same.
+        * There is presently no way to change the indirect block sizes
+        */
+       return (0);
+}
+
+/*
+ *  This function checks the following: given that last_block is the place that
+ *  our traversal stopped last time, does that guarantee that we've visited
+ *  every node under subtree_root?  Therefore, we can't just use the raw output
+ *  of zbookmark_compare.  We have to pass in a modified version of
+ *  subtree_root; by incrementing the block id, and then checking whether
+ *  last_block is before or equal to that, we can tell whether or not having
+ *  visited last_block implies that all of subtree_root's children have been
+ *  visited.
+ */
+boolean_t
+zbookmark_subtree_completed(const dnode_phys_t *dnp,
+    const zbookmark_phys_t *subtree_root, const zbookmark_phys_t *last_block)
+{
+       zbookmark_phys_t mod_zb = *subtree_root;
+       mod_zb.zb_blkid++;
+       ASSERT(last_block->zb_level == 0);
+
+       /* The objset_phys_t isn't before anything. */
+       if (dnp == NULL)
                return (B_FALSE);
-       return (zb1nextL0 <= zb2->zb_blkid);
-}
-
-#if defined(_KERNEL) && defined(HAVE_SPL)
-/* Fault injection */
-EXPORT_SYMBOL(zio_injection_enabled);
-EXPORT_SYMBOL(zio_inject_fault);
-EXPORT_SYMBOL(zio_inject_list_next);
-EXPORT_SYMBOL(zio_clear_fault);
-EXPORT_SYMBOL(zio_handle_fault_injection);
-EXPORT_SYMBOL(zio_handle_device_injection);
-EXPORT_SYMBOL(zio_handle_label_injection);
-EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
 
-module_param(zio_bulk_flags, int, 0644);
-MODULE_PARM_DESC(zio_bulk_flags, "Additional flags to pass to bulk buffers");
+       /*
+        * We pass in 1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT) for the
+        * data block size in sectors, because that variable is only used if
+        * the bookmark refers to a block in the meta-dnode.  Since we don't
+        * know without examining it what object it refers to, and there's no
+        * harm in passing in this value in other cases, we always pass it in.
+        *
+        * We pass in 0 for the indirect block size shift because zb2 must be
+        * level 0.  The indirect block size is only used to calculate the span
+        * of the bookmark, but since the bookmark must be level 0, the span is
+        * always 1, so the math works out.
+        *
+        * If you make changes to how the zbookmark_compare code works, be sure
+        * to make sure that this code still works afterwards.
+        */
+       return (zbookmark_compare(dnp->dn_datablkszsec, dnp->dn_indblkshift,
+           1ULL << (DNODE_BLOCK_SHIFT - SPA_MINBLOCKSHIFT), 0, &mod_zb,
+           last_block) <= 0);
+}
 
-module_param(zio_delay_max, int, 0644);
-MODULE_PARM_DESC(zio_delay_max, "Max zio millisec delay before posting event");
+#if defined(_KERNEL)
+EXPORT_SYMBOL(zio_type_name);
+EXPORT_SYMBOL(zio_buf_alloc);
+EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_alloc);
+EXPORT_SYMBOL(zio_buf_free);
+EXPORT_SYMBOL(zio_data_buf_free);
+
+module_param(zio_slow_io_ms, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zio_slow_io_ms,
+       "Max I/O completion time (milliseconds) before marking it as slow");
 
 module_param(zio_requeue_io_start_cut_in_line, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(zio_requeue_io_start_cut_in_line, "Prioritize requeued I/O");
@@ -3437,4 +4897,12 @@ MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_dont_compress,
 module_param(zfs_sync_pass_rewrite, int, 0644);
 MODULE_PARM_DESC(zfs_sync_pass_rewrite,
        "Rewrite new bps starting in this pass");
+
+module_param(zio_dva_throttle_enabled, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zio_dva_throttle_enabled,
+       "Throttle block allocations in the ZIO pipeline");
+
+module_param(zio_deadman_log_all, int, 0644);
+MODULE_PARM_DESC(zio_deadman_log_all,
+       "Log all slow ZIOs, not just those with vdevs");
 #endif