/*
* CDDL HEADER START
*
* The contents of this file are subject to the terms of the
* Common Development and Distribution License (the "License").
* You may not use this file except in compliance with the License.
*
* You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
* or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
* See the License for the specific language governing permissions
* and limitations under the License.
*
* When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
* file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
* If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
* fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
* information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
*
* CDDL HEADER END
*/
/*
* Copyright (c) 2005, 2010, Oracle and/or its affiliates. All rights reserved.
* Copyright (c) 2011, 2016 by Delphix. All rights reserved.
* Copyright 2011 Nexenta Systems, Inc.  All rights reserved.
* Copyright (c) 2012 Martin Matuska <[email protected]>.  All rights reserved.
* Copyright (c) 2013 Steven Hartland. All rights reserved.
* Copyright (c) 2014 Integros [integros.com]
*/

/*
* The objective of this program is to provide a DMU/ZAP/SPA stress test
* that runs entirely in userland, is easy to use, and easy to extend.
*
* The overall design of the ztest program is as follows:
*
* (1) For each major functional area (e.g. adding vdevs to a pool,
*     creating and destroying datasets, reading and writing objects, etc)
*     we have a simple routine to test that functionality.  These
*     individual routines do not have to do anything "stressful".
*
* (2) We turn these simple functionality tests into a stress test by
*     running them all in parallel, with as many threads as desired,
*     and spread across as many datasets, objects, and vdevs as desired.
*
* (3) While all this is happening, we inject faults into the pool to
*     verify that self-healing data really works.
*
* (4) Every time we open a dataset, we change its checksum and compression
*     functions.  Thus even individual objects vary from block to block
*     in which checksum they use and whether they're compressed.
*
* (5) To verify that we never lose on-disk consistency after a crash,
*     we run the entire test in a child of the main process.
*     At random times, the child self-immolates with a SIGKILL.
*     This is the software equivalent of pulling the power cord.
*     The parent then runs the test again, using the existing
*     storage pool, as many times as desired. If backwards compatibility
*     testing is enabled ztest will sometimes run the "older" version
*     of ztest after a SIGKILL.
*
* (6) To verify that we don't have future leaks or temporal incursions,
*     many of the functional tests record the transaction group number
*     as part of their data.  When reading old data, they verify that
*     the transaction group number is less than the current, open txg.
*     If you add a new test, please do this if applicable.
*
* When run with no arguments, ztest runs for about five minutes and
* produces no output if successful.  To get a little bit of information,
* specify -V.  To get more information, specify -VV, and so on.
*
* To turn this into an overnight stress test, use -T to specify run time.
*
* You can ask more more vdevs [-v], datasets [-d], or threads [-t]
* to increase the pool capacity, fanout, and overall stress level.
*
* Use the -k option to set the desired frequency of kills.
*
* When ztest invokes itself it passes all relevant information through a
* temporary file which is mmap-ed in the child process. This allows shared
* memory to survive the exec syscall. The ztest_shared_hdr_t struct is always
* stored at offset 0 of this file and contains information on the size and
* number of shared structures in the file. The information stored in this file
* must remain backwards compatible with older versions of ztest so that
* ztest can invoke them during backwards compatibility testing (-B).
*/

#include <sys/zfs_context.h>
#include <sys/spa.h>
#include <sys/dmu.h>
#include <sys/txg.h>
#include <sys/dbuf.h>
#include <sys/zap.h>
#include <sys/dmu_objset.h>
#include <sys/poll.h>
#include <sys/stat.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/zio.h>
#include <sys/zil.h>
#include <sys/zil_impl.h>
#include <sys/vdev_impl.h>
#include <sys/vdev_file.h>
#include <sys/spa_impl.h>
#include <sys/metaslab_impl.h>
#include <sys/dsl_prop.h>
#include <sys/dsl_dataset.h>
#include <sys/dsl_destroy.h>
#include <sys/dsl_scan.h>
#include <sys/zio_checksum.h>
#include <sys/refcount.h>
#include <sys/zfeature.h>
#include <sys/dsl_userhold.h>
#include <stdio.h>
#include <stdio_ext.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <umem.h>
#include <dlfcn.h>
#include <ctype.h>
#include <math.h>
#include <errno.h>
#include <sys/fs/zfs.h>
#include <libnvpair.h>

static int ztest_fd_data = -1;
static int ztest_fd_rand = -1;

typedef struct ztest_shared_hdr {
       uint64_t        zh_hdr_size;
       uint64_t        zh_opts_size;
       uint64_t        zh_size;
       uint64_t        zh_stats_size;
       uint64_t        zh_stats_count;
       uint64_t        zh_ds_size;
       uint64_t        zh_ds_count;
} ztest_shared_hdr_t;

static ztest_shared_hdr_t *ztest_shared_hdr;

typedef struct ztest_shared_opts {
       char zo_pool[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char zo_dir[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char zo_alt_ztest[MAXNAMELEN];
       char zo_alt_libpath[MAXNAMELEN];
       uint64_t zo_vdevs;
       uint64_t zo_vdevtime;
       size_t zo_vdev_size;
       int zo_ashift;
       int zo_mirrors;
       int zo_raidz;
       int zo_raidz_parity;
       int zo_datasets;
       int zo_threads;
       uint64_t zo_passtime;
       uint64_t zo_killrate;
       int zo_verbose;
       int zo_init;
       uint64_t zo_time;
       uint64_t zo_maxloops;
       uint64_t zo_metaslab_gang_bang;
} ztest_shared_opts_t;

static const ztest_shared_opts_t ztest_opts_defaults = {
       .zo_pool = { 'z', 't', 'e', 's', 't', '\0' },
       .zo_dir = { '/', 't', 'm', 'p', '\0' },
       .zo_alt_ztest = { '\0' },
       .zo_alt_libpath = { '\0' },
       .zo_vdevs = 5,
       .zo_ashift = SPA_MINBLOCKSHIFT,
       .zo_mirrors = 2,
       .zo_raidz = 4,
       .zo_raidz_parity = 1,
       .zo_vdev_size = SPA_MINDEVSIZE * 4,     /* 256m default size */
       .zo_datasets = 7,
       .zo_threads = 23,
       .zo_passtime = 60,              /* 60 seconds */
       .zo_killrate = 70,              /* 70% kill rate */
       .zo_verbose = 0,
       .zo_init = 1,
       .zo_time = 300,                 /* 5 minutes */
       .zo_maxloops = 50,              /* max loops during spa_freeze() */
       .zo_metaslab_gang_bang = 32 << 10
};

extern uint64_t metaslab_gang_bang;
extern uint64_t metaslab_df_alloc_threshold;
extern uint64_t zfs_deadman_synctime_ms;
extern int metaslab_preload_limit;
extern boolean_t zfs_compressed_arc_enabled;

static ztest_shared_opts_t *ztest_shared_opts;
static ztest_shared_opts_t ztest_opts;

typedef struct ztest_shared_ds {
       uint64_t        zd_seq;
} ztest_shared_ds_t;

static ztest_shared_ds_t *ztest_shared_ds;
#define ZTEST_GET_SHARED_DS(d) (&ztest_shared_ds[d])

#define BT_MAGIC        0x123456789abcdefULL
#define MAXFAULTS() \
       (MAX(zs->zs_mirrors, 1) * (ztest_opts.zo_raidz_parity + 1) - 1)

enum ztest_io_type {
       ZTEST_IO_WRITE_TAG,
       ZTEST_IO_WRITE_PATTERN,
       ZTEST_IO_WRITE_ZEROES,
       ZTEST_IO_TRUNCATE,
       ZTEST_IO_SETATTR,
       ZTEST_IO_REWRITE,
       ZTEST_IO_TYPES
};

typedef struct ztest_block_tag {
       uint64_t        bt_magic;
       uint64_t        bt_objset;
       uint64_t        bt_object;
       uint64_t        bt_offset;
       uint64_t        bt_gen;
       uint64_t        bt_txg;
       uint64_t        bt_crtxg;
} ztest_block_tag_t;

typedef struct bufwad {
       uint64_t        bw_index;
       uint64_t        bw_txg;
       uint64_t        bw_data;
} bufwad_t;

/*
* XXX -- fix zfs range locks to be generic so we can use them here.
*/
typedef enum {
       RL_READER,
       RL_WRITER,
       RL_APPEND
} rl_type_t;

typedef struct rll {
       void            *rll_writer;
       int             rll_readers;
       mutex_t         rll_lock;
       cond_t          rll_cv;
} rll_t;

typedef struct rl {
       uint64_t        rl_object;
       uint64_t        rl_offset;
       uint64_t        rl_size;
       rll_t           *rl_lock;
} rl_t;

#define ZTEST_RANGE_LOCKS       64
#define ZTEST_OBJECT_LOCKS      64

/*
* Object descriptor.  Used as a template for object lookup/create/remove.
*/
typedef struct ztest_od {
       uint64_t        od_dir;
       uint64_t        od_object;
       dmu_object_type_t od_type;
       dmu_object_type_t od_crtype;
       uint64_t        od_blocksize;
       uint64_t        od_crblocksize;
       uint64_t        od_gen;
       uint64_t        od_crgen;
       char            od_name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
} ztest_od_t;

/*
* Per-dataset state.
*/
typedef struct ztest_ds {
       ztest_shared_ds_t *zd_shared;
       objset_t        *zd_os;
       rwlock_t        zd_zilog_lock;
       zilog_t         *zd_zilog;
       ztest_od_t      *zd_od;         /* debugging aid */
       char            zd_name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       mutex_t         zd_dirobj_lock;
       rll_t           zd_object_lock[ZTEST_OBJECT_LOCKS];
       rll_t           zd_range_lock[ZTEST_RANGE_LOCKS];
} ztest_ds_t;

/*
* Per-iteration state.
*/
typedef void ztest_func_t(ztest_ds_t *zd, uint64_t id);

typedef struct ztest_info {
       ztest_func_t    *zi_func;       /* test function */
       uint64_t        zi_iters;       /* iterations per execution */
       uint64_t        *zi_interval;   /* execute every <interval> seconds */
} ztest_info_t;

typedef struct ztest_shared_callstate {
       uint64_t        zc_count;       /* per-pass count */
       uint64_t        zc_time;        /* per-pass time */
       uint64_t        zc_next;        /* next time to call this function */
} ztest_shared_callstate_t;

static ztest_shared_callstate_t *ztest_shared_callstate;
#define ZTEST_GET_SHARED_CALLSTATE(c) (&ztest_shared_callstate[c])

/*
* Note: these aren't static because we want dladdr() to work.
*/
ztest_func_t ztest_dmu_read_write;
ztest_func_t ztest_dmu_write_parallel;
ztest_func_t ztest_dmu_object_alloc_free;
ztest_func_t ztest_dmu_commit_callbacks;
ztest_func_t ztest_zap;
ztest_func_t ztest_zap_parallel;
ztest_func_t ztest_zil_commit;
ztest_func_t ztest_zil_remount;
ztest_func_t ztest_dmu_read_write_zcopy;
ztest_func_t ztest_dmu_objset_create_destroy;
ztest_func_t ztest_dmu_prealloc;
ztest_func_t ztest_fzap;
ztest_func_t ztest_dmu_snapshot_create_destroy;
ztest_func_t ztest_dsl_prop_get_set;
ztest_func_t ztest_spa_prop_get_set;
ztest_func_t ztest_spa_create_destroy;
ztest_func_t ztest_fault_inject;
ztest_func_t ztest_ddt_repair;
ztest_func_t ztest_dmu_snapshot_hold;
ztest_func_t ztest_spa_rename;
ztest_func_t ztest_scrub;
ztest_func_t ztest_dsl_dataset_promote_busy;
ztest_func_t ztest_vdev_attach_detach;
ztest_func_t ztest_vdev_LUN_growth;
ztest_func_t ztest_vdev_add_remove;
ztest_func_t ztest_vdev_aux_add_remove;
ztest_func_t ztest_split_pool;
ztest_func_t ztest_reguid;
ztest_func_t ztest_spa_upgrade;

uint64_t zopt_always = 0ULL * NANOSEC;          /* all the time */
uint64_t zopt_incessant = 1ULL * NANOSEC / 10;  /* every 1/10 second */
uint64_t zopt_often = 1ULL * NANOSEC;           /* every second */
uint64_t zopt_sometimes = 10ULL * NANOSEC;      /* every 10 seconds */
uint64_t zopt_rarely = 60ULL * NANOSEC;         /* every 60 seconds */

ztest_info_t ztest_info[] = {
       { ztest_dmu_read_write,                 1,      &zopt_always    },
       { ztest_dmu_write_parallel,             10,     &zopt_always    },
       { ztest_dmu_object_alloc_free,          1,      &zopt_always    },
       { ztest_dmu_commit_callbacks,           1,      &zopt_always    },
       { ztest_zap,                            30,     &zopt_always    },
       { ztest_zap_parallel,                   100,    &zopt_always    },
       { ztest_split_pool,                     1,      &zopt_always    },
       { ztest_zil_commit,                     1,      &zopt_incessant },
       { ztest_zil_remount,                    1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_dmu_read_write_zcopy,           1,      &zopt_often     },
       { ztest_dmu_objset_create_destroy,      1,      &zopt_often     },
       { ztest_dsl_prop_get_set,               1,      &zopt_often     },
       { ztest_spa_prop_get_set,               1,      &zopt_sometimes },
#if 0
       { ztest_dmu_prealloc,                   1,      &zopt_sometimes },
#endif
       { ztest_fzap,                           1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_dmu_snapshot_create_destroy,    1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_spa_create_destroy,             1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_fault_inject,                   1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_ddt_repair,                     1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_dmu_snapshot_hold,              1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_reguid,                         1,      &zopt_rarely    },
       { ztest_spa_rename,                     1,      &zopt_rarely    },
       { ztest_scrub,                          1,      &zopt_rarely    },
       { ztest_spa_upgrade,                    1,      &zopt_rarely    },
       { ztest_dsl_dataset_promote_busy,       1,      &zopt_rarely    },
       { ztest_vdev_attach_detach,             1,      &zopt_sometimes },
       { ztest_vdev_LUN_growth,                1,      &zopt_rarely    },
       { ztest_vdev_add_remove,                1,
           &ztest_opts.zo_vdevtime                             },
       { ztest_vdev_aux_add_remove,            1,
           &ztest_opts.zo_vdevtime                             },
};

#define ZTEST_FUNCS     (sizeof (ztest_info) / sizeof (ztest_info_t))

/*
* The following struct is used to hold a list of uncalled commit callbacks.
* The callbacks are ordered by txg number.
*/
typedef struct ztest_cb_list {
       mutex_t zcl_callbacks_lock;
       list_t  zcl_callbacks;
} ztest_cb_list_t;

/*
* Stuff we need to share writably between parent and child.
*/
typedef struct ztest_shared {
       boolean_t       zs_do_init;
       hrtime_t        zs_proc_start;
       hrtime_t        zs_proc_stop;
       hrtime_t        zs_thread_start;
       hrtime_t        zs_thread_stop;
       hrtime_t        zs_thread_kill;
       uint64_t        zs_enospc_count;
       uint64_t        zs_vdev_next_leaf;
       uint64_t        zs_vdev_aux;
       uint64_t        zs_alloc;
       uint64_t        zs_space;
       uint64_t        zs_splits;
       uint64_t        zs_mirrors;
       uint64_t        zs_metaslab_sz;
       uint64_t        zs_metaslab_df_alloc_threshold;
       uint64_t        zs_guid;
} ztest_shared_t;

#define ID_PARALLEL     -1ULL

static char ztest_dev_template[] = "%s/%s.%llua";
static char ztest_aux_template[] = "%s/%s.%s.%llu";
ztest_shared_t *ztest_shared;

static spa_t *ztest_spa = NULL;
static ztest_ds_t *ztest_ds;

static mutex_t ztest_vdev_lock;

/*
* The ztest_name_lock protects the pool and dataset namespace used by
* the individual tests. To modify the namespace, consumers must grab
* this lock as writer. Grabbing the lock as reader will ensure that the
* namespace does not change while the lock is held.
*/
static rwlock_t ztest_name_lock;

static boolean_t ztest_dump_core = B_TRUE;
static boolean_t ztest_exiting;

/* Global commit callback list */
static ztest_cb_list_t zcl;

enum ztest_object {
       ZTEST_META_DNODE = 0,
       ZTEST_DIROBJ,
       ZTEST_OBJECTS
};

static void usage(boolean_t) __NORETURN;

/*
* These libumem hooks provide a reasonable set of defaults for the allocator's
* debugging facilities.
*/
const char *
_umem_debug_init()
{
       return ("default,verbose"); /* $UMEM_DEBUG setting */
}

const char *
_umem_logging_init(void)
{
       return ("fail,contents"); /* $UMEM_LOGGING setting */
}

#define FATAL_MSG_SZ    1024

char *fatal_msg;

static void
fatal(int do_perror, char *message, ...)
{
       va_list args;
       int save_errno = errno;
       char buf[FATAL_MSG_SZ];

       (void) fflush(stdout);

       va_start(args, message);
       (void) sprintf(buf, "ztest: ");
       /* LINTED */
       (void) vsprintf(buf + strlen(buf), message, args);
       va_end(args);
       if (do_perror) {
               (void) snprintf(buf + strlen(buf), FATAL_MSG_SZ - strlen(buf),
                   ": %s", strerror(save_errno));
       }
       (void) fprintf(stderr, "%s\n", buf);
       fatal_msg = buf;                        /* to ease debugging */
       if (ztest_dump_core)
               abort();
       exit(3);
}

static int
str2shift(const char *buf)
{
       const char *ends = "BKMGTPEZ";
       int i;

       if (buf[0] == '\0')
               return (0);
       for (i = 0; i < strlen(ends); i++) {
               if (toupper(buf[0]) == ends[i])
                       break;
       }
       if (i == strlen(ends)) {
               (void) fprintf(stderr, "ztest: invalid bytes suffix: %s\n",
                   buf);
               usage(B_FALSE);
       }
       if (buf[1] == '\0' || (toupper(buf[1]) == 'B' && buf[2] == '\0')) {
               return (10*i);
       }
       (void) fprintf(stderr, "ztest: invalid bytes suffix: %s\n", buf);
       usage(B_FALSE);
       /* NOTREACHED */
}

static uint64_t
nicenumtoull(const char *buf)
{
       char *end;
       uint64_t val;

       val = strtoull(buf, &end, 0);
       if (end == buf) {
               (void) fprintf(stderr, "ztest: bad numeric value: %s\n", buf);
               usage(B_FALSE);
       } else if (end[0] == '.') {
               double fval = strtod(buf, &end);
               fval *= pow(2, str2shift(end));
               if (fval > UINT64_MAX) {
                       (void) fprintf(stderr, "ztest: value too large: %s\n",
                           buf);
                       usage(B_FALSE);
               }
               val = (uint64_t)fval;
       } else {
               int shift = str2shift(end);
               if (shift >= 64 || (val << shift) >> shift != val) {
                       (void) fprintf(stderr, "ztest: value too large: %s\n",
                           buf);
                       usage(B_FALSE);
               }
               val <<= shift;
       }
       return (val);
}

static void
usage(boolean_t requested)
{
       const ztest_shared_opts_t *zo = &ztest_opts_defaults;

       char nice_vdev_size[10];
       char nice_gang_bang[10];
       FILE *fp = requested ? stdout : stderr;

       nicenum(zo->zo_vdev_size, nice_vdev_size);
       nicenum(zo->zo_metaslab_gang_bang, nice_gang_bang);

       (void) fprintf(fp, "Usage: %s\n"
           "\t[-v vdevs (default: %llu)]\n"
           "\t[-s size_of_each_vdev (default: %s)]\n"
           "\t[-a alignment_shift (default: %d)] use 0 for random\n"
           "\t[-m mirror_copies (default: %d)]\n"
           "\t[-r raidz_disks (default: %d)]\n"
           "\t[-R raidz_parity (default: %d)]\n"
           "\t[-d datasets (default: %d)]\n"
           "\t[-t threads (default: %d)]\n"
           "\t[-g gang_block_threshold (default: %s)]\n"
           "\t[-i init_count (default: %d)] initialize pool i times\n"
           "\t[-k kill_percentage (default: %llu%%)]\n"
           "\t[-p pool_name (default: %s)]\n"
           "\t[-f dir (default: %s)] file directory for vdev files\n"
           "\t[-V] verbose (use multiple times for ever more blather)\n"
           "\t[-E] use existing pool instead of creating new one\n"
           "\t[-T time (default: %llu sec)] total run time\n"
           "\t[-F freezeloops (default: %llu)] max loops in spa_freeze()\n"
           "\t[-P passtime (default: %llu sec)] time per pass\n"
           "\t[-B alt_ztest (default: <none>)] alternate ztest path\n"
           "\t[-h] (print help)\n"
           "",
           zo->zo_pool,
           (u_longlong_t)zo->zo_vdevs,                 /* -v */
           nice_vdev_size,                             /* -s */
           zo->zo_ashift,                              /* -a */
           zo->zo_mirrors,                             /* -m */
           zo->zo_raidz,                               /* -r */
           zo->zo_raidz_parity,                        /* -R */
           zo->zo_datasets,                            /* -d */
           zo->zo_threads,                             /* -t */
           nice_gang_bang,                             /* -g */
           zo->zo_init,                                /* -i */
           (u_longlong_t)zo->zo_killrate,              /* -k */
           zo->zo_pool,                                /* -p */
           zo->zo_dir,                                 /* -f */
           (u_longlong_t)zo->zo_time,                  /* -T */
           (u_longlong_t)zo->zo_maxloops,              /* -F */
           (u_longlong_t)zo->zo_passtime);
       exit(requested ? 0 : 1);
}

static void
process_options(int argc, char **argv)
{
       char *path;
       ztest_shared_opts_t *zo = &ztest_opts;

       int opt;
       uint64_t value;
       char altdir[MAXNAMELEN] = { 0 };

       bcopy(&ztest_opts_defaults, zo, sizeof (*zo));

       while ((opt = getopt(argc, argv,
           "v:s:a:m:r:R:d:t:g:i:k:p:f:VET:P:hF:B:")) != EOF) {
               value = 0;
               switch (opt) {
               case 'v':
               case 's':
               case 'a':
               case 'm':
               case 'r':
               case 'R':
               case 'd':
               case 't':
               case 'g':
               case 'i':
               case 'k':
               case 'T':
               case 'P':
               case 'F':
                       value = nicenumtoull(optarg);
               }
               switch (opt) {
               case 'v':
                       zo->zo_vdevs = value;
                       break;
               case 's':
                       zo->zo_vdev_size = MAX(SPA_MINDEVSIZE, value);
                       break;
               case 'a':
                       zo->zo_ashift = value;
                       break;
               case 'm':
                       zo->zo_mirrors = value;
                       break;
               case 'r':
                       zo->zo_raidz = MAX(1, value);
                       break;
               case 'R':
                       zo->zo_raidz_parity = MIN(MAX(value, 1), 3);
                       break;
               case 'd':
                       zo->zo_datasets = MAX(1, value);
                       break;
               case 't':
                       zo->zo_threads = MAX(1, value);
                       break;
               case 'g':
                       zo->zo_metaslab_gang_bang = MAX(SPA_MINBLOCKSIZE << 1,
                           value);
                       break;
               case 'i':
                       zo->zo_init = value;
                       break;
               case 'k':
                       zo->zo_killrate = value;
                       break;
               case 'p':
                       (void) strlcpy(zo->zo_pool, optarg,
                           sizeof (zo->zo_pool));
                       break;
               case 'f':
                       path = realpath(optarg, NULL);
                       if (path == NULL) {
                               (void) fprintf(stderr, "error: %s: %s\n",
                                   optarg, strerror(errno));
                               usage(B_FALSE);
                       } else {
                               (void) strlcpy(zo->zo_dir, path,
                                   sizeof (zo->zo_dir));
                       }
                       break;
               case 'V':
                       zo->zo_verbose++;
                       break;
               case 'E':
                       zo->zo_init = 0;
                       break;
               case 'T':
                       zo->zo_time = value;
                       break;
               case 'P':
                       zo->zo_passtime = MAX(1, value);
                       break;
               case 'F':
                       zo->zo_maxloops = MAX(1, value);
                       break;
               case 'B':
                       (void) strlcpy(altdir, optarg, sizeof (altdir));
                       break;
               case 'h':
                       usage(B_TRUE);
                       break;
               case '?':
               default:
                       usage(B_FALSE);
                       break;
               }
       }

       zo->zo_raidz_parity = MIN(zo->zo_raidz_parity, zo->zo_raidz - 1);

       zo->zo_vdevtime =
           (zo->zo_vdevs > 0 ? zo->zo_time * NANOSEC / zo->zo_vdevs :
           UINT64_MAX >> 2);

       if (strlen(altdir) > 0) {
               char *cmd;
               char *realaltdir;
               char *bin;
               char *ztest;
               char *isa;
               int isalen;

               cmd = umem_alloc(MAXPATHLEN, UMEM_NOFAIL);
               realaltdir = umem_alloc(MAXPATHLEN, UMEM_NOFAIL);

               VERIFY(NULL != realpath(getexecname(), cmd));
               if (0 != access(altdir, F_OK)) {
                       ztest_dump_core = B_FALSE;
                       fatal(B_TRUE, "invalid alternate ztest path: %s",
                           altdir);
               }
               VERIFY(NULL != realpath(altdir, realaltdir));

               /*
                * 'cmd' should be of the form "<anything>/usr/bin/<isa>/ztest".
                * We want to extract <isa> to determine if we should use
                * 32 or 64 bit binaries.
                */
               bin = strstr(cmd, "/usr/bin/");
               ztest = strstr(bin, "/ztest");
               isa = bin + 9;
               isalen = ztest - isa;
               (void) snprintf(zo->zo_alt_ztest, sizeof (zo->zo_alt_ztest),
                   "%s/usr/bin/%.*s/ztest", realaltdir, isalen, isa);
               (void) snprintf(zo->zo_alt_libpath, sizeof (zo->zo_alt_libpath),
                   "%s/usr/lib/%.*s", realaltdir, isalen, isa);

               if (0 != access(zo->zo_alt_ztest, X_OK)) {
                       ztest_dump_core = B_FALSE;
                       fatal(B_TRUE, "invalid alternate ztest: %s",
                           zo->zo_alt_ztest);
               } else if (0 != access(zo->zo_alt_libpath, X_OK)) {
                       ztest_dump_core = B_FALSE;
                       fatal(B_TRUE, "invalid alternate lib directory %s",
                           zo->zo_alt_libpath);
               }

               umem_free(cmd, MAXPATHLEN);
               umem_free(realaltdir, MAXPATHLEN);
       }
}

static void
ztest_kill(ztest_shared_t *zs)
{
       zs->zs_alloc = metaslab_class_get_alloc(spa_normal_class(ztest_spa));
       zs->zs_space = metaslab_class_get_space(spa_normal_class(ztest_spa));

       /*
        * Before we kill off ztest, make sure that the config is updated.
        * See comment above spa_config_sync().
        */
       mutex_enter(&spa_namespace_lock);
       spa_config_sync(ztest_spa, B_FALSE, B_FALSE);
       mutex_exit(&spa_namespace_lock);

       zfs_dbgmsg_print(FTAG);
       (void) kill(getpid(), SIGKILL);
}

static uint64_t
ztest_random(uint64_t range)
{
       uint64_t r;

       ASSERT3S(ztest_fd_rand, >=, 0);

       if (range == 0)
               return (0);

       if (read(ztest_fd_rand, &r, sizeof (r)) != sizeof (r))
               fatal(1, "short read from /dev/urandom");

       return (r % range);
}

/* ARGSUSED */
static void
ztest_record_enospc(const char *s)
{
       ztest_shared->zs_enospc_count++;
}

static uint64_t
ztest_get_ashift(void)
{
       if (ztest_opts.zo_ashift == 0)
               return (SPA_MINBLOCKSHIFT + ztest_random(5));
       return (ztest_opts.zo_ashift);
}

static nvlist_t *
make_vdev_file(char *path, char *aux, char *pool, size_t size, uint64_t ashift)
{
       char pathbuf[MAXPATHLEN];
       uint64_t vdev;
       nvlist_t *file;

       if (ashift == 0)
               ashift = ztest_get_ashift();

       if (path == NULL) {
               path = pathbuf;

               if (aux != NULL) {
                       vdev = ztest_shared->zs_vdev_aux;
                       (void) snprintf(path, sizeof (pathbuf),
                           ztest_aux_template, ztest_opts.zo_dir,
                           pool == NULL ? ztest_opts.zo_pool : pool,
                           aux, vdev);
               } else {
                       vdev = ztest_shared->zs_vdev_next_leaf++;
                       (void) snprintf(path, sizeof (pathbuf),
                           ztest_dev_template, ztest_opts.zo_dir,
                           pool == NULL ? ztest_opts.zo_pool : pool, vdev);
               }
       }

       if (size != 0) {
               int fd = open(path, O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
               if (fd == -1)
                       fatal(1, "can't open %s", path);
               if (ftruncate(fd, size) != 0)
                       fatal(1, "can't ftruncate %s", path);
               (void) close(fd);
       }

       VERIFY(nvlist_alloc(&file, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_string(file, ZPOOL_CONFIG_TYPE, VDEV_TYPE_FILE) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_string(file, ZPOOL_CONFIG_PATH, path) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_uint64(file, ZPOOL_CONFIG_ASHIFT, ashift) == 0);

       return (file);
}

static nvlist_t *
make_vdev_raidz(char *path, char *aux, char *pool, size_t size,
   uint64_t ashift, int r)
{
       nvlist_t *raidz, **child;
       int c;

       if (r < 2)
               return (make_vdev_file(path, aux, pool, size, ashift));
       child = umem_alloc(r * sizeof (nvlist_t *), UMEM_NOFAIL);

       for (c = 0; c < r; c++)
               child[c] = make_vdev_file(path, aux, pool, size, ashift);

       VERIFY(nvlist_alloc(&raidz, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_string(raidz, ZPOOL_CONFIG_TYPE,
           VDEV_TYPE_RAIDZ) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_uint64(raidz, ZPOOL_CONFIG_NPARITY,
           ztest_opts.zo_raidz_parity) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_nvlist_array(raidz, ZPOOL_CONFIG_CHILDREN,
           child, r) == 0);

       for (c = 0; c < r; c++)
               nvlist_free(child[c]);

       umem_free(child, r * sizeof (nvlist_t *));

       return (raidz);
}

static nvlist_t *
make_vdev_mirror(char *path, char *aux, char *pool, size_t size,
   uint64_t ashift, int r, int m)
{
       nvlist_t *mirror, **child;
       int c;

       if (m < 1)
               return (make_vdev_raidz(path, aux, pool, size, ashift, r));

       child = umem_alloc(m * sizeof (nvlist_t *), UMEM_NOFAIL);

       for (c = 0; c < m; c++)
               child[c] = make_vdev_raidz(path, aux, pool, size, ashift, r);

       VERIFY(nvlist_alloc(&mirror, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_string(mirror, ZPOOL_CONFIG_TYPE,
           VDEV_TYPE_MIRROR) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_nvlist_array(mirror, ZPOOL_CONFIG_CHILDREN,
           child, m) == 0);

       for (c = 0; c < m; c++)
               nvlist_free(child[c]);

       umem_free(child, m * sizeof (nvlist_t *));

       return (mirror);
}

static nvlist_t *
make_vdev_root(char *path, char *aux, char *pool, size_t size, uint64_t ashift,
   int log, int r, int m, int t)
{
       nvlist_t *root, **child;
       int c;

       ASSERT(t > 0);

       child = umem_alloc(t * sizeof (nvlist_t *), UMEM_NOFAIL);

       for (c = 0; c < t; c++) {
               child[c] = make_vdev_mirror(path, aux, pool, size, ashift,
                   r, m);
               VERIFY(nvlist_add_uint64(child[c], ZPOOL_CONFIG_IS_LOG,
                   log) == 0);
       }

       VERIFY(nvlist_alloc(&root, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_string(root, ZPOOL_CONFIG_TYPE, VDEV_TYPE_ROOT) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_nvlist_array(root, aux ? aux : ZPOOL_CONFIG_CHILDREN,
           child, t) == 0);

       for (c = 0; c < t; c++)
               nvlist_free(child[c]);

       umem_free(child, t * sizeof (nvlist_t *));

       return (root);
}

/*
* Find a random spa version. Returns back a random spa version in the
* range [initial_version, SPA_VERSION_FEATURES].
*/
static uint64_t
ztest_random_spa_version(uint64_t initial_version)
{
       uint64_t version = initial_version;

       if (version <= SPA_VERSION_BEFORE_FEATURES) {
               version = version +
                   ztest_random(SPA_VERSION_BEFORE_FEATURES - version + 1);
       }

       if (version > SPA_VERSION_BEFORE_FEATURES)
               version = SPA_VERSION_FEATURES;

       ASSERT(SPA_VERSION_IS_SUPPORTED(version));
       return (version);
}

static int
ztest_random_blocksize(void)
{
       uint64_t block_shift;
       /*
        * Choose a block size >= the ashift.
        * If the SPA supports new MAXBLOCKSIZE, test up to 1MB blocks.
        */
       int maxbs = SPA_OLD_MAXBLOCKSHIFT;
       if (spa_maxblocksize(ztest_spa) == SPA_MAXBLOCKSIZE)
               maxbs = 20;
       block_shift = ztest_random(maxbs - ztest_spa->spa_max_ashift + 1);
       return (1 << (SPA_MINBLOCKSHIFT + block_shift));
}

static int
ztest_random_ibshift(void)
{
       return (DN_MIN_INDBLKSHIFT +
           ztest_random(DN_MAX_INDBLKSHIFT - DN_MIN_INDBLKSHIFT + 1));
}

static uint64_t
ztest_random_vdev_top(spa_t *spa, boolean_t log_ok)
{
       uint64_t top;
       vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
       vdev_t *tvd;

       ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_ALL, RW_READER) != 0);

       do {
               top = ztest_random(rvd->vdev_children);
               tvd = rvd->vdev_child[top];
       } while (tvd->vdev_ishole || (tvd->vdev_islog && !log_ok) ||
           tvd->vdev_mg == NULL || tvd->vdev_mg->mg_class == NULL);

       return (top);
}

static uint64_t
ztest_random_dsl_prop(zfs_prop_t prop)
{
       uint64_t value;

       do {
               value = zfs_prop_random_value(prop, ztest_random(-1ULL));
       } while (prop == ZFS_PROP_CHECKSUM && value == ZIO_CHECKSUM_OFF);

       return (value);
}

static int
ztest_dsl_prop_set_uint64(char *osname, zfs_prop_t prop, uint64_t value,
   boolean_t inherit)
{
       const char *propname = zfs_prop_to_name(prop);
       const char *valname;
       char setpoint[MAXPATHLEN];
       uint64_t curval;
       int error;

       error = dsl_prop_set_int(osname, propname,
           (inherit ? ZPROP_SRC_NONE : ZPROP_SRC_LOCAL), value);

       if (error == ENOSPC) {
               ztest_record_enospc(FTAG);
               return (error);
       }
       ASSERT0(error);

       VERIFY0(dsl_prop_get_integer(osname, propname, &curval, setpoint));

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6) {
               VERIFY(zfs_prop_index_to_string(prop, curval, &valname) == 0);
               (void) printf("%s %s = %s at '%s'\n",
                   osname, propname, valname, setpoint);
       }

       return (error);
}

static int
ztest_spa_prop_set_uint64(zpool_prop_t prop, uint64_t value)
{
       spa_t *spa = ztest_spa;
       nvlist_t *props = NULL;
       int error;

       VERIFY(nvlist_alloc(&props, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_uint64(props, zpool_prop_to_name(prop), value) == 0);

       error = spa_prop_set(spa, props);

       nvlist_free(props);

       if (error == ENOSPC) {
               ztest_record_enospc(FTAG);
               return (error);
       }
       ASSERT0(error);

       return (error);
}

static void
ztest_rll_init(rll_t *rll)
{
       rll->rll_writer = NULL;
       rll->rll_readers = 0;
       VERIFY(_mutex_init(&rll->rll_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);
       VERIFY(cond_init(&rll->rll_cv, USYNC_THREAD, NULL) == 0);
}

static void
ztest_rll_destroy(rll_t *rll)
{
       ASSERT(rll->rll_writer == NULL);
       ASSERT(rll->rll_readers == 0);
       VERIFY(_mutex_destroy(&rll->rll_lock) == 0);
       VERIFY(cond_destroy(&rll->rll_cv) == 0);
}

static void
ztest_rll_lock(rll_t *rll, rl_type_t type)
{
       VERIFY(mutex_lock(&rll->rll_lock) == 0);

       if (type == RL_READER) {
               while (rll->rll_writer != NULL)
                       (void) cond_wait(&rll->rll_cv, &rll->rll_lock);
               rll->rll_readers++;
       } else {
               while (rll->rll_writer != NULL || rll->rll_readers)
                       (void) cond_wait(&rll->rll_cv, &rll->rll_lock);
               rll->rll_writer = curthread;
       }

       VERIFY(mutex_unlock(&rll->rll_lock) == 0);
}

static void
ztest_rll_unlock(rll_t *rll)
{
       VERIFY(mutex_lock(&rll->rll_lock) == 0);

       if (rll->rll_writer) {
               ASSERT(rll->rll_readers == 0);
               rll->rll_writer = NULL;
       } else {
               ASSERT(rll->rll_readers != 0);
               ASSERT(rll->rll_writer == NULL);
               rll->rll_readers--;
       }

       if (rll->rll_writer == NULL && rll->rll_readers == 0)
               VERIFY(cond_broadcast(&rll->rll_cv) == 0);

       VERIFY(mutex_unlock(&rll->rll_lock) == 0);
}

static void
ztest_object_lock(ztest_ds_t *zd, uint64_t object, rl_type_t type)
{
       rll_t *rll = &zd->zd_object_lock[object & (ZTEST_OBJECT_LOCKS - 1)];

       ztest_rll_lock(rll, type);
}

static void
ztest_object_unlock(ztest_ds_t *zd, uint64_t object)
{
       rll_t *rll = &zd->zd_object_lock[object & (ZTEST_OBJECT_LOCKS - 1)];

       ztest_rll_unlock(rll);
}

static rl_t *
ztest_range_lock(ztest_ds_t *zd, uint64_t object, uint64_t offset,
   uint64_t size, rl_type_t type)
{
       uint64_t hash = object ^ (offset % (ZTEST_RANGE_LOCKS + 1));
       rll_t *rll = &zd->zd_range_lock[hash & (ZTEST_RANGE_LOCKS - 1)];
       rl_t *rl;

       rl = umem_alloc(sizeof (*rl), UMEM_NOFAIL);
       rl->rl_object = object;
       rl->rl_offset = offset;
       rl->rl_size = size;
       rl->rl_lock = rll;

       ztest_rll_lock(rll, type);

       return (rl);
}

static void
ztest_range_unlock(rl_t *rl)
{
       rll_t *rll = rl->rl_lock;

       ztest_rll_unlock(rll);

       umem_free(rl, sizeof (*rl));
}

static void
ztest_zd_init(ztest_ds_t *zd, ztest_shared_ds_t *szd, objset_t *os)
{
       zd->zd_os = os;
       zd->zd_zilog = dmu_objset_zil(os);
       zd->zd_shared = szd;
       dmu_objset_name(os, zd->zd_name);

       if (zd->zd_shared != NULL)
               zd->zd_shared->zd_seq = 0;

       VERIFY(rwlock_init(&zd->zd_zilog_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);
       VERIFY(_mutex_init(&zd->zd_dirobj_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);

       for (int l = 0; l < ZTEST_OBJECT_LOCKS; l++)
               ztest_rll_init(&zd->zd_object_lock[l]);

       for (int l = 0; l < ZTEST_RANGE_LOCKS; l++)
               ztest_rll_init(&zd->zd_range_lock[l]);
}

static void
ztest_zd_fini(ztest_ds_t *zd)
{
       VERIFY(_mutex_destroy(&zd->zd_dirobj_lock) == 0);

       for (int l = 0; l < ZTEST_OBJECT_LOCKS; l++)
               ztest_rll_destroy(&zd->zd_object_lock[l]);

       for (int l = 0; l < ZTEST_RANGE_LOCKS; l++)
               ztest_rll_destroy(&zd->zd_range_lock[l]);
}

#define TXG_MIGHTWAIT   (ztest_random(10) == 0 ? TXG_NOWAIT : TXG_WAIT)

static uint64_t
ztest_tx_assign(dmu_tx_t *tx, uint64_t txg_how, const char *tag)
{
       uint64_t txg;
       int error;

       /*
        * Attempt to assign tx to some transaction group.
        */
       error = dmu_tx_assign(tx, txg_how);
       if (error) {
               if (error == ERESTART) {
                       ASSERT(txg_how == TXG_NOWAIT);
                       dmu_tx_wait(tx);
               } else {
                       ASSERT3U(error, ==, ENOSPC);
                       ztest_record_enospc(tag);
               }
               dmu_tx_abort(tx);
               return (0);
       }
       txg = dmu_tx_get_txg(tx);
       ASSERT(txg != 0);
       return (txg);
}

static void
ztest_pattern_set(void *buf, uint64_t size, uint64_t value)
{
       uint64_t *ip = buf;
       uint64_t *ip_end = (uint64_t *)((uintptr_t)buf + (uintptr_t)size);

       while (ip < ip_end)
               *ip++ = value;
}

static boolean_t
ztest_pattern_match(void *buf, uint64_t size, uint64_t value)
{
       uint64_t *ip = buf;
       uint64_t *ip_end = (uint64_t *)((uintptr_t)buf + (uintptr_t)size);
       uint64_t diff = 0;

       while (ip < ip_end)
               diff |= (value - *ip++);

       return (diff == 0);
}

static void
ztest_bt_generate(ztest_block_tag_t *bt, objset_t *os, uint64_t object,
   uint64_t offset, uint64_t gen, uint64_t txg, uint64_t crtxg)
{
       bt->bt_magic = BT_MAGIC;
       bt->bt_objset = dmu_objset_id(os);
       bt->bt_object = object;
       bt->bt_offset = offset;
       bt->bt_gen = gen;
       bt->bt_txg = txg;
       bt->bt_crtxg = crtxg;
}

static void
ztest_bt_verify(ztest_block_tag_t *bt, objset_t *os, uint64_t object,
   uint64_t offset, uint64_t gen, uint64_t txg, uint64_t crtxg)
{
       ASSERT3U(bt->bt_magic, ==, BT_MAGIC);
       ASSERT3U(bt->bt_objset, ==, dmu_objset_id(os));
       ASSERT3U(bt->bt_object, ==, object);
       ASSERT3U(bt->bt_offset, ==, offset);
       ASSERT3U(bt->bt_gen, <=, gen);
       ASSERT3U(bt->bt_txg, <=, txg);
       ASSERT3U(bt->bt_crtxg, ==, crtxg);
}

static ztest_block_tag_t *
ztest_bt_bonus(dmu_buf_t *db)
{
       dmu_object_info_t doi;
       ztest_block_tag_t *bt;

       dmu_object_info_from_db(db, &doi);
       ASSERT3U(doi.doi_bonus_size, <=, db->db_size);
       ASSERT3U(doi.doi_bonus_size, >=, sizeof (*bt));
       bt = (void *)((char *)db->db_data + doi.doi_bonus_size - sizeof (*bt));

       return (bt);
}

/*
* ZIL logging ops
*/

#define lrz_type        lr_mode
#define lrz_blocksize   lr_uid
#define lrz_ibshift     lr_gid
#define lrz_bonustype   lr_rdev
#define lrz_bonuslen    lr_crtime[1]

static void
ztest_log_create(ztest_ds_t *zd, dmu_tx_t *tx, lr_create_t *lr)
{
       char *name = (void *)(lr + 1);          /* name follows lr */
       size_t namesize = strlen(name) + 1;
       itx_t *itx;

       if (zil_replaying(zd->zd_zilog, tx))
               return;

       itx = zil_itx_create(TX_CREATE, sizeof (*lr) + namesize);
       bcopy(&lr->lr_common + 1, &itx->itx_lr + 1,
           sizeof (*lr) + namesize - sizeof (lr_t));

       zil_itx_assign(zd->zd_zilog, itx, tx);
}

static void
ztest_log_remove(ztest_ds_t *zd, dmu_tx_t *tx, lr_remove_t *lr, uint64_t object)
{
       char *name = (void *)(lr + 1);          /* name follows lr */
       size_t namesize = strlen(name) + 1;
       itx_t *itx;

       if (zil_replaying(zd->zd_zilog, tx))
               return;

       itx = zil_itx_create(TX_REMOVE, sizeof (*lr) + namesize);
       bcopy(&lr->lr_common + 1, &itx->itx_lr + 1,
           sizeof (*lr) + namesize - sizeof (lr_t));

       itx->itx_oid = object;
       zil_itx_assign(zd->zd_zilog, itx, tx);
}

static void
ztest_log_write(ztest_ds_t *zd, dmu_tx_t *tx, lr_write_t *lr)
{
       itx_t *itx;
       itx_wr_state_t write_state = ztest_random(WR_NUM_STATES);

       if (zil_replaying(zd->zd_zilog, tx))
               return;

       if (lr->lr_length > ZIL_MAX_LOG_DATA)
               write_state = WR_INDIRECT;

       itx = zil_itx_create(TX_WRITE,
           sizeof (*lr) + (write_state == WR_COPIED ? lr->lr_length : 0));

       if (write_state == WR_COPIED &&
           dmu_read(zd->zd_os, lr->lr_foid, lr->lr_offset, lr->lr_length,
           ((lr_write_t *)&itx->itx_lr) + 1, DMU_READ_NO_PREFETCH) != 0) {
               zil_itx_destroy(itx);
               itx = zil_itx_create(TX_WRITE, sizeof (*lr));
               write_state = WR_NEED_COPY;
       }
       itx->itx_private = zd;
       itx->itx_wr_state = write_state;
       itx->itx_sync = (ztest_random(8) == 0);

       bcopy(&lr->lr_common + 1, &itx->itx_lr + 1,
           sizeof (*lr) - sizeof (lr_t));

       zil_itx_assign(zd->zd_zilog, itx, tx);
}

static void
ztest_log_truncate(ztest_ds_t *zd, dmu_tx_t *tx, lr_truncate_t *lr)
{
       itx_t *itx;

       if (zil_replaying(zd->zd_zilog, tx))
               return;

       itx = zil_itx_create(TX_TRUNCATE, sizeof (*lr));
       bcopy(&lr->lr_common + 1, &itx->itx_lr + 1,
           sizeof (*lr) - sizeof (lr_t));

       itx->itx_sync = B_FALSE;
       zil_itx_assign(zd->zd_zilog, itx, tx);
}

static void
ztest_log_setattr(ztest_ds_t *zd, dmu_tx_t *tx, lr_setattr_t *lr)
{
       itx_t *itx;

       if (zil_replaying(zd->zd_zilog, tx))
               return;

       itx = zil_itx_create(TX_SETATTR, sizeof (*lr));
       bcopy(&lr->lr_common + 1, &itx->itx_lr + 1,
           sizeof (*lr) - sizeof (lr_t));

       itx->itx_sync = B_FALSE;
       zil_itx_assign(zd->zd_zilog, itx, tx);
}

/*
* ZIL replay ops
*/
static int
ztest_replay_create(ztest_ds_t *zd, lr_create_t *lr, boolean_t byteswap)
{
       char *name = (void *)(lr + 1);          /* name follows lr */
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_block_tag_t *bbt;
       dmu_buf_t *db;
       dmu_tx_t *tx;
       uint64_t txg;
       int error = 0;

       if (byteswap)
               byteswap_uint64_array(lr, sizeof (*lr));

       ASSERT(lr->lr_doid == ZTEST_DIROBJ);
       ASSERT(name[0] != '\0');

       tx = dmu_tx_create(os);

       dmu_tx_hold_zap(tx, lr->lr_doid, B_TRUE, name);

       if (lr->lrz_type == DMU_OT_ZAP_OTHER) {
               dmu_tx_hold_zap(tx, DMU_NEW_OBJECT, B_TRUE, NULL);
       } else {
               dmu_tx_hold_bonus(tx, DMU_NEW_OBJECT);
       }

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);
       if (txg == 0)
               return (ENOSPC);

       ASSERT(dmu_objset_zil(os)->zl_replay == !!lr->lr_foid);

       if (lr->lrz_type == DMU_OT_ZAP_OTHER) {
               if (lr->lr_foid == 0) {
                       lr->lr_foid = zap_create(os,
                           lr->lrz_type, lr->lrz_bonustype,
                           lr->lrz_bonuslen, tx);
               } else {
                       error = zap_create_claim(os, lr->lr_foid,
                           lr->lrz_type, lr->lrz_bonustype,
                           lr->lrz_bonuslen, tx);
               }
       } else {
               if (lr->lr_foid == 0) {
                       lr->lr_foid = dmu_object_alloc(os,
                           lr->lrz_type, 0, lr->lrz_bonustype,
                           lr->lrz_bonuslen, tx);
               } else {
                       error = dmu_object_claim(os, lr->lr_foid,
                           lr->lrz_type, 0, lr->lrz_bonustype,
                           lr->lrz_bonuslen, tx);
               }
       }

       if (error) {
               ASSERT3U(error, ==, EEXIST);
               ASSERT(zd->zd_zilog->zl_replay);
               dmu_tx_commit(tx);
               return (error);
       }

       ASSERT(lr->lr_foid != 0);

       if (lr->lrz_type != DMU_OT_ZAP_OTHER)
               VERIFY3U(0, ==, dmu_object_set_blocksize(os, lr->lr_foid,
                   lr->lrz_blocksize, lr->lrz_ibshift, tx));

       VERIFY3U(0, ==, dmu_bonus_hold(os, lr->lr_foid, FTAG, &db));
       bbt = ztest_bt_bonus(db);
       dmu_buf_will_dirty(db, tx);
       ztest_bt_generate(bbt, os, lr->lr_foid, -1ULL, lr->lr_gen, txg, txg);
       dmu_buf_rele(db, FTAG);

       VERIFY3U(0, ==, zap_add(os, lr->lr_doid, name, sizeof (uint64_t), 1,
           &lr->lr_foid, tx));

       (void) ztest_log_create(zd, tx, lr);

       dmu_tx_commit(tx);

       return (0);
}

static int
ztest_replay_remove(ztest_ds_t *zd, lr_remove_t *lr, boolean_t byteswap)
{
       char *name = (void *)(lr + 1);          /* name follows lr */
       objset_t *os = zd->zd_os;
       dmu_object_info_t doi;
       dmu_tx_t *tx;
       uint64_t object, txg;

       if (byteswap)
               byteswap_uint64_array(lr, sizeof (*lr));

       ASSERT(lr->lr_doid == ZTEST_DIROBJ);
       ASSERT(name[0] != '\0');

       VERIFY3U(0, ==,
           zap_lookup(os, lr->lr_doid, name, sizeof (object), 1, &object));
       ASSERT(object != 0);

       ztest_object_lock(zd, object, RL_WRITER);

       VERIFY3U(0, ==, dmu_object_info(os, object, &doi));

       tx = dmu_tx_create(os);

       dmu_tx_hold_zap(tx, lr->lr_doid, B_FALSE, name);
       dmu_tx_hold_free(tx, object, 0, DMU_OBJECT_END);

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);
       if (txg == 0) {
               ztest_object_unlock(zd, object);
               return (ENOSPC);
       }

       if (doi.doi_type == DMU_OT_ZAP_OTHER) {
               VERIFY3U(0, ==, zap_destroy(os, object, tx));
       } else {
               VERIFY3U(0, ==, dmu_object_free(os, object, tx));
       }

       VERIFY3U(0, ==, zap_remove(os, lr->lr_doid, name, tx));

       (void) ztest_log_remove(zd, tx, lr, object);

       dmu_tx_commit(tx);

       ztest_object_unlock(zd, object);

       return (0);
}

static int
ztest_replay_write(ztest_ds_t *zd, lr_write_t *lr, boolean_t byteswap)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       void *data = lr + 1;                    /* data follows lr */
       uint64_t offset, length;
       ztest_block_tag_t *bt = data;
       ztest_block_tag_t *bbt;
       uint64_t gen, txg, lrtxg, crtxg;
       dmu_object_info_t doi;
       dmu_tx_t *tx;
       dmu_buf_t *db;
       arc_buf_t *abuf = NULL;
       rl_t *rl;

       if (byteswap)
               byteswap_uint64_array(lr, sizeof (*lr));

       offset = lr->lr_offset;
       length = lr->lr_length;

       /* If it's a dmu_sync() block, write the whole block */
       if (lr->lr_common.lrc_reclen == sizeof (lr_write_t)) {
               uint64_t blocksize = BP_GET_LSIZE(&lr->lr_blkptr);
               if (length < blocksize) {
                       offset -= offset % blocksize;
                       length = blocksize;
               }
       }

       if (bt->bt_magic == BSWAP_64(BT_MAGIC))
               byteswap_uint64_array(bt, sizeof (*bt));

       if (bt->bt_magic != BT_MAGIC)
               bt = NULL;

       ztest_object_lock(zd, lr->lr_foid, RL_READER);
       rl = ztest_range_lock(zd, lr->lr_foid, offset, length, RL_WRITER);

       VERIFY3U(0, ==, dmu_bonus_hold(os, lr->lr_foid, FTAG, &db));

       dmu_object_info_from_db(db, &doi);

       bbt = ztest_bt_bonus(db);
       ASSERT3U(bbt->bt_magic, ==, BT_MAGIC);
       gen = bbt->bt_gen;
       crtxg = bbt->bt_crtxg;
       lrtxg = lr->lr_common.lrc_txg;

       tx = dmu_tx_create(os);

       dmu_tx_hold_write(tx, lr->lr_foid, offset, length);

       if (ztest_random(8) == 0 && length == doi.doi_data_block_size &&
           P2PHASE(offset, length) == 0)
               abuf = dmu_request_arcbuf(db, length);

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);
       if (txg == 0) {
               if (abuf != NULL)
                       dmu_return_arcbuf(abuf);
               dmu_buf_rele(db, FTAG);
               ztest_range_unlock(rl);
               ztest_object_unlock(zd, lr->lr_foid);
               return (ENOSPC);
       }

       if (bt != NULL) {
               /*
                * Usually, verify the old data before writing new data --
                * but not always, because we also want to verify correct
                * behavior when the data was not recently read into cache.
                */
               ASSERT(offset % doi.doi_data_block_size == 0);
               if (ztest_random(4) != 0) {
                       int prefetch = ztest_random(2) ?
                           DMU_READ_PREFETCH : DMU_READ_NO_PREFETCH;
                       ztest_block_tag_t rbt;

                       VERIFY(dmu_read(os, lr->lr_foid, offset,
                           sizeof (rbt), &rbt, prefetch) == 0);
                       if (rbt.bt_magic == BT_MAGIC) {
                               ztest_bt_verify(&rbt, os, lr->lr_foid,
                                   offset, gen, txg, crtxg);
                       }
               }

               /*
                * Writes can appear to be newer than the bonus buffer because
                * the ztest_get_data() callback does a dmu_read() of the
                * open-context data, which may be different than the data
                * as it was when the write was generated.
                */
               if (zd->zd_zilog->zl_replay) {
                       ztest_bt_verify(bt, os, lr->lr_foid, offset,
                           MAX(gen, bt->bt_gen), MAX(txg, lrtxg),
                           bt->bt_crtxg);
               }

               /*
                * Set the bt's gen/txg to the bonus buffer's gen/txg
                * so that all of the usual ASSERTs will work.
                */
               ztest_bt_generate(bt, os, lr->lr_foid, offset, gen, txg, crtxg);
       }

       if (abuf == NULL) {
               dmu_write(os, lr->lr_foid, offset, length, data, tx);
       } else {
               bcopy(data, abuf->b_data, length);
               dmu_assign_arcbuf(db, offset, abuf, tx);
       }

       (void) ztest_log_write(zd, tx, lr);

       dmu_buf_rele(db, FTAG);

       dmu_tx_commit(tx);

       ztest_range_unlock(rl);
       ztest_object_unlock(zd, lr->lr_foid);

       return (0);
}

static int
ztest_replay_truncate(ztest_ds_t *zd, lr_truncate_t *lr, boolean_t byteswap)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       dmu_tx_t *tx;
       uint64_t txg;
       rl_t *rl;

       if (byteswap)
               byteswap_uint64_array(lr, sizeof (*lr));

       ztest_object_lock(zd, lr->lr_foid, RL_READER);
       rl = ztest_range_lock(zd, lr->lr_foid, lr->lr_offset, lr->lr_length,
           RL_WRITER);

       tx = dmu_tx_create(os);

       dmu_tx_hold_free(tx, lr->lr_foid, lr->lr_offset, lr->lr_length);

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);
       if (txg == 0) {
               ztest_range_unlock(rl);
               ztest_object_unlock(zd, lr->lr_foid);
               return (ENOSPC);
       }

       VERIFY(dmu_free_range(os, lr->lr_foid, lr->lr_offset,
           lr->lr_length, tx) == 0);

       (void) ztest_log_truncate(zd, tx, lr);

       dmu_tx_commit(tx);

       ztest_range_unlock(rl);
       ztest_object_unlock(zd, lr->lr_foid);

       return (0);
}

static int
ztest_replay_setattr(ztest_ds_t *zd, lr_setattr_t *lr, boolean_t byteswap)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       dmu_tx_t *tx;
       dmu_buf_t *db;
       ztest_block_tag_t *bbt;
       uint64_t txg, lrtxg, crtxg;

       if (byteswap)
               byteswap_uint64_array(lr, sizeof (*lr));

       ztest_object_lock(zd, lr->lr_foid, RL_WRITER);

       VERIFY3U(0, ==, dmu_bonus_hold(os, lr->lr_foid, FTAG, &db));

       tx = dmu_tx_create(os);
       dmu_tx_hold_bonus(tx, lr->lr_foid);

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);
       if (txg == 0) {
               dmu_buf_rele(db, FTAG);
               ztest_object_unlock(zd, lr->lr_foid);
               return (ENOSPC);
       }

       bbt = ztest_bt_bonus(db);
       ASSERT3U(bbt->bt_magic, ==, BT_MAGIC);
       crtxg = bbt->bt_crtxg;
       lrtxg = lr->lr_common.lrc_txg;

       if (zd->zd_zilog->zl_replay) {
               ASSERT(lr->lr_size != 0);
               ASSERT(lr->lr_mode != 0);
               ASSERT(lrtxg != 0);
       } else {
               /*
                * Randomly change the size and increment the generation.
                */
               lr->lr_size = (ztest_random(db->db_size / sizeof (*bbt)) + 1) *
                   sizeof (*bbt);
               lr->lr_mode = bbt->bt_gen + 1;
               ASSERT(lrtxg == 0);
       }

       /*
        * Verify that the current bonus buffer is not newer than our txg.
        */
       ztest_bt_verify(bbt, os, lr->lr_foid, -1ULL, lr->lr_mode,
           MAX(txg, lrtxg), crtxg);

       dmu_buf_will_dirty(db, tx);

       ASSERT3U(lr->lr_size, >=, sizeof (*bbt));
       ASSERT3U(lr->lr_size, <=, db->db_size);
       VERIFY0(dmu_set_bonus(db, lr->lr_size, tx));
       bbt = ztest_bt_bonus(db);

       ztest_bt_generate(bbt, os, lr->lr_foid, -1ULL, lr->lr_mode, txg, crtxg);

       dmu_buf_rele(db, FTAG);

       (void) ztest_log_setattr(zd, tx, lr);

       dmu_tx_commit(tx);

       ztest_object_unlock(zd, lr->lr_foid);

       return (0);
}

zil_replay_func_t *ztest_replay_vector[TX_MAX_TYPE] = {
       NULL,                   /* 0 no such transaction type */
       ztest_replay_create,    /* TX_CREATE */
       NULL,                   /* TX_MKDIR */
       NULL,                   /* TX_MKXATTR */
       NULL,                   /* TX_SYMLINK */
       ztest_replay_remove,    /* TX_REMOVE */
       NULL,                   /* TX_RMDIR */
       NULL,                   /* TX_LINK */
       NULL,                   /* TX_RENAME */
       ztest_replay_write,     /* TX_WRITE */
       ztest_replay_truncate,  /* TX_TRUNCATE */
       ztest_replay_setattr,   /* TX_SETATTR */
       NULL,                   /* TX_ACL */
       NULL,                   /* TX_CREATE_ACL */
       NULL,                   /* TX_CREATE_ATTR */
       NULL,                   /* TX_CREATE_ACL_ATTR */
       NULL,                   /* TX_MKDIR_ACL */
       NULL,                   /* TX_MKDIR_ATTR */
       NULL,                   /* TX_MKDIR_ACL_ATTR */
       NULL,                   /* TX_WRITE2 */
};

/*
* ZIL get_data callbacks
*/

static void
ztest_get_done(zgd_t *zgd, int error)
{
       ztest_ds_t *zd = zgd->zgd_private;
       uint64_t object = zgd->zgd_rl->rl_object;

       if (zgd->zgd_db)
               dmu_buf_rele(zgd->zgd_db, zgd);

       ztest_range_unlock(zgd->zgd_rl);
       ztest_object_unlock(zd, object);

       if (error == 0 && zgd->zgd_bp)
               zil_add_block(zgd->zgd_zilog, zgd->zgd_bp);

       umem_free(zgd, sizeof (*zgd));
}

static int
ztest_get_data(void *arg, lr_write_t *lr, char *buf, zio_t *zio)
{
       ztest_ds_t *zd = arg;
       objset_t *os = zd->zd_os;
       uint64_t object = lr->lr_foid;
       uint64_t offset = lr->lr_offset;
       uint64_t size = lr->lr_length;
       blkptr_t *bp = &lr->lr_blkptr;
       uint64_t txg = lr->lr_common.lrc_txg;
       uint64_t crtxg;
       dmu_object_info_t doi;
       dmu_buf_t *db;
       zgd_t *zgd;
       int error;

       ztest_object_lock(zd, object, RL_READER);
       error = dmu_bonus_hold(os, object, FTAG, &db);
       if (error) {
               ztest_object_unlock(zd, object);
               return (error);
       }

       crtxg = ztest_bt_bonus(db)->bt_crtxg;

       if (crtxg == 0 || crtxg > txg) {
               dmu_buf_rele(db, FTAG);
               ztest_object_unlock(zd, object);
               return (ENOENT);
       }

       dmu_object_info_from_db(db, &doi);
       dmu_buf_rele(db, FTAG);
       db = NULL;

       zgd = umem_zalloc(sizeof (*zgd), UMEM_NOFAIL);
       zgd->zgd_zilog = zd->zd_zilog;
       zgd->zgd_private = zd;

       if (buf != NULL) {      /* immediate write */
               zgd->zgd_rl = ztest_range_lock(zd, object, offset, size,
                   RL_READER);

               error = dmu_read(os, object, offset, size, buf,
                   DMU_READ_NO_PREFETCH);
               ASSERT(error == 0);
       } else {
               size = doi.doi_data_block_size;
               if (ISP2(size)) {
                       offset = P2ALIGN(offset, size);
               } else {
                       ASSERT(offset < size);
                       offset = 0;
               }

               zgd->zgd_rl = ztest_range_lock(zd, object, offset, size,
                   RL_READER);

               error = dmu_buf_hold(os, object, offset, zgd, &db,
                   DMU_READ_NO_PREFETCH);

               if (error == 0) {
                       blkptr_t *obp = dmu_buf_get_blkptr(db);
                       if (obp) {
                               ASSERT(BP_IS_HOLE(bp));
                               *bp = *obp;
                       }

                       zgd->zgd_db = db;
                       zgd->zgd_bp = bp;

                       ASSERT(db->db_offset == offset);
                       ASSERT(db->db_size == size);

                       error = dmu_sync(zio, lr->lr_common.lrc_txg,
                           ztest_get_done, zgd);

                       if (error == 0)
                               return (0);
               }
       }

       ztest_get_done(zgd, error);

       return (error);
}

static void *
ztest_lr_alloc(size_t lrsize, char *name)
{
       char *lr;
       size_t namesize = name ? strlen(name) + 1 : 0;

       lr = umem_zalloc(lrsize + namesize, UMEM_NOFAIL);

       if (name)
               bcopy(name, lr + lrsize, namesize);

       return (lr);
}

void
ztest_lr_free(void *lr, size_t lrsize, char *name)
{
       size_t namesize = name ? strlen(name) + 1 : 0;

       umem_free(lr, lrsize + namesize);
}

/*
* Lookup a bunch of objects.  Returns the number of objects not found.
*/
static int
ztest_lookup(ztest_ds_t *zd, ztest_od_t *od, int count)
{
       int missing = 0;
       int error;

       ASSERT(_mutex_held(&zd->zd_dirobj_lock));

       for (int i = 0; i < count; i++, od++) {
               od->od_object = 0;
               error = zap_lookup(zd->zd_os, od->od_dir, od->od_name,
                   sizeof (uint64_t), 1, &od->od_object);
               if (error) {
                       ASSERT(error == ENOENT);
                       ASSERT(od->od_object == 0);
                       missing++;
               } else {
                       dmu_buf_t *db;
                       ztest_block_tag_t *bbt;
                       dmu_object_info_t doi;

                       ASSERT(od->od_object != 0);
                       ASSERT(missing == 0);   /* there should be no gaps */

                       ztest_object_lock(zd, od->od_object, RL_READER);
                       VERIFY3U(0, ==, dmu_bonus_hold(zd->zd_os,
                           od->od_object, FTAG, &db));
                       dmu_object_info_from_db(db, &doi);
                       bbt = ztest_bt_bonus(db);
                       ASSERT3U(bbt->bt_magic, ==, BT_MAGIC);
                       od->od_type = doi.doi_type;
                       od->od_blocksize = doi.doi_data_block_size;
                       od->od_gen = bbt->bt_gen;
                       dmu_buf_rele(db, FTAG);
                       ztest_object_unlock(zd, od->od_object);
               }
       }

       return (missing);
}

static int
ztest_create(ztest_ds_t *zd, ztest_od_t *od, int count)
{
       int missing = 0;

       ASSERT(_mutex_held(&zd->zd_dirobj_lock));

       for (int i = 0; i < count; i++, od++) {
               if (missing) {
                       od->od_object = 0;
                       missing++;
                       continue;
               }

               lr_create_t *lr = ztest_lr_alloc(sizeof (*lr), od->od_name);

               lr->lr_doid = od->od_dir;
               lr->lr_foid = 0;        /* 0 to allocate, > 0 to claim */
               lr->lrz_type = od->od_crtype;
               lr->lrz_blocksize = od->od_crblocksize;
               lr->lrz_ibshift = ztest_random_ibshift();
               lr->lrz_bonustype = DMU_OT_UINT64_OTHER;
               lr->lrz_bonuslen = dmu_bonus_max();
               lr->lr_gen = od->od_crgen;
               lr->lr_crtime[0] = time(NULL);

               if (ztest_replay_create(zd, lr, B_FALSE) != 0) {
                       ASSERT(missing == 0);
                       od->od_object = 0;
                       missing++;
               } else {
                       od->od_object = lr->lr_foid;
                       od->od_type = od->od_crtype;
                       od->od_blocksize = od->od_crblocksize;
                       od->od_gen = od->od_crgen;
                       ASSERT(od->od_object != 0);
               }

               ztest_lr_free(lr, sizeof (*lr), od->od_name);
       }

       return (missing);
}

static int
ztest_remove(ztest_ds_t *zd, ztest_od_t *od, int count)
{
       int missing = 0;
       int error;

       ASSERT(_mutex_held(&zd->zd_dirobj_lock));

       od += count - 1;

       for (int i = count - 1; i >= 0; i--, od--) {
               if (missing) {
                       missing++;
                       continue;
               }

               /*
                * No object was found.
                */
               if (od->od_object == 0)
                       continue;

               lr_remove_t *lr = ztest_lr_alloc(sizeof (*lr), od->od_name);

               lr->lr_doid = od->od_dir;

               if ((error = ztest_replay_remove(zd, lr, B_FALSE)) != 0) {
                       ASSERT3U(error, ==, ENOSPC);
                       missing++;
               } else {
                       od->od_object = 0;
               }
               ztest_lr_free(lr, sizeof (*lr), od->od_name);
       }

       return (missing);
}

static int
ztest_write(ztest_ds_t *zd, uint64_t object, uint64_t offset, uint64_t size,
   void *data)
{
       lr_write_t *lr;
       int error;

       lr = ztest_lr_alloc(sizeof (*lr) + size, NULL);

       lr->lr_foid = object;
       lr->lr_offset = offset;
       lr->lr_length = size;
       lr->lr_blkoff = 0;
       BP_ZERO(&lr->lr_blkptr);

       bcopy(data, lr + 1, size);

       error = ztest_replay_write(zd, lr, B_FALSE);

       ztest_lr_free(lr, sizeof (*lr) + size, NULL);

       return (error);
}

static int
ztest_truncate(ztest_ds_t *zd, uint64_t object, uint64_t offset, uint64_t size)
{
       lr_truncate_t *lr;
       int error;

       lr = ztest_lr_alloc(sizeof (*lr), NULL);

       lr->lr_foid = object;
       lr->lr_offset = offset;
       lr->lr_length = size;

       error = ztest_replay_truncate(zd, lr, B_FALSE);

       ztest_lr_free(lr, sizeof (*lr), NULL);

       return (error);
}

static int
ztest_setattr(ztest_ds_t *zd, uint64_t object)
{
       lr_setattr_t *lr;
       int error;

       lr = ztest_lr_alloc(sizeof (*lr), NULL);

       lr->lr_foid = object;
       lr->lr_size = 0;
       lr->lr_mode = 0;

       error = ztest_replay_setattr(zd, lr, B_FALSE);

       ztest_lr_free(lr, sizeof (*lr), NULL);

       return (error);
}

static void
ztest_prealloc(ztest_ds_t *zd, uint64_t object, uint64_t offset, uint64_t size)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       dmu_tx_t *tx;
       uint64_t txg;
       rl_t *rl;

       txg_wait_synced(dmu_objset_pool(os), 0);

       ztest_object_lock(zd, object, RL_READER);
       rl = ztest_range_lock(zd, object, offset, size, RL_WRITER);

       tx = dmu_tx_create(os);

       dmu_tx_hold_write(tx, object, offset, size);

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);

       if (txg != 0) {
               dmu_prealloc(os, object, offset, size, tx);
               dmu_tx_commit(tx);
               txg_wait_synced(dmu_objset_pool(os), txg);
       } else {
               (void) dmu_free_long_range(os, object, offset, size);
       }

       ztest_range_unlock(rl);
       ztest_object_unlock(zd, object);
}

static void
ztest_io(ztest_ds_t *zd, uint64_t object, uint64_t offset)
{
       int err;
       ztest_block_tag_t wbt;
       dmu_object_info_t doi;
       enum ztest_io_type io_type;
       uint64_t blocksize;
       void *data;

       VERIFY(dmu_object_info(zd->zd_os, object, &doi) == 0);
       blocksize = doi.doi_data_block_size;
       data = umem_alloc(blocksize, UMEM_NOFAIL);

       /*
        * Pick an i/o type at random, biased toward writing block tags.
        */
       io_type = ztest_random(ZTEST_IO_TYPES);
       if (ztest_random(2) == 0)
               io_type = ZTEST_IO_WRITE_TAG;

       (void) rw_rdlock(&zd->zd_zilog_lock);

       switch (io_type) {

       case ZTEST_IO_WRITE_TAG:
               ztest_bt_generate(&wbt, zd->zd_os, object, offset, 0, 0, 0);
               (void) ztest_write(zd, object, offset, sizeof (wbt), &wbt);
               break;

       case ZTEST_IO_WRITE_PATTERN:
               (void) memset(data, 'a' + (object + offset) % 5, blocksize);
               if (ztest_random(2) == 0) {
                       /*
                        * Induce fletcher2 collisions to ensure that
                        * zio_ddt_collision() detects and resolves them
                        * when using fletcher2-verify for deduplication.
                        */
                       ((uint64_t *)data)[0] ^= 1ULL << 63;
                       ((uint64_t *)data)[4] ^= 1ULL << 63;
               }
               (void) ztest_write(zd, object, offset, blocksize, data);
               break;

       case ZTEST_IO_WRITE_ZEROES:
               bzero(data, blocksize);
               (void) ztest_write(zd, object, offset, blocksize, data);
               break;

       case ZTEST_IO_TRUNCATE:
               (void) ztest_truncate(zd, object, offset, blocksize);
               break;

       case ZTEST_IO_SETATTR:
               (void) ztest_setattr(zd, object);
               break;

       case ZTEST_IO_REWRITE:
               (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);
               err = ztest_dsl_prop_set_uint64(zd->zd_name,
                   ZFS_PROP_CHECKSUM, spa_dedup_checksum(ztest_spa),
                   B_FALSE);
               VERIFY(err == 0 || err == ENOSPC);
               err = ztest_dsl_prop_set_uint64(zd->zd_name,
                   ZFS_PROP_COMPRESSION,
                   ztest_random_dsl_prop(ZFS_PROP_COMPRESSION),
                   B_FALSE);
               VERIFY(err == 0 || err == ENOSPC);
               (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);

               VERIFY0(dmu_read(zd->zd_os, object, offset, blocksize, data,
                   DMU_READ_NO_PREFETCH));

               (void) ztest_write(zd, object, offset, blocksize, data);
               break;
       }

       (void) rw_unlock(&zd->zd_zilog_lock);

       umem_free(data, blocksize);
}

/*
* Initialize an object description template.
*/
static void
ztest_od_init(ztest_od_t *od, uint64_t id, char *tag, uint64_t index,
   dmu_object_type_t type, uint64_t blocksize, uint64_t gen)
{
       od->od_dir = ZTEST_DIROBJ;
       od->od_object = 0;

       od->od_crtype = type;
       od->od_crblocksize = blocksize ? blocksize : ztest_random_blocksize();
       od->od_crgen = gen;

       od->od_type = DMU_OT_NONE;
       od->od_blocksize = 0;
       od->od_gen = 0;

       (void) snprintf(od->od_name, sizeof (od->od_name), "%s(%lld)[%llu]",
           tag, (int64_t)id, index);
}

/*
* Lookup or create the objects for a test using the od template.
* If the objects do not all exist, or if 'remove' is specified,
* remove any existing objects and create new ones.  Otherwise,
* use the existing objects.
*/
static int
ztest_object_init(ztest_ds_t *zd, ztest_od_t *od, size_t size, boolean_t remove)
{
       int count = size / sizeof (*od);
       int rv = 0;

       VERIFY(mutex_lock(&zd->zd_dirobj_lock) == 0);
       if ((ztest_lookup(zd, od, count) != 0 || remove) &&
           (ztest_remove(zd, od, count) != 0 ||
           ztest_create(zd, od, count) != 0))
               rv = -1;
       zd->zd_od = od;
       VERIFY(mutex_unlock(&zd->zd_dirobj_lock) == 0);

       return (rv);
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_zil_commit(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       zilog_t *zilog = zd->zd_zilog;

       (void) rw_rdlock(&zd->zd_zilog_lock);

       zil_commit(zilog, ztest_random(ZTEST_OBJECTS));

       /*
        * Remember the committed values in zd, which is in parent/child
        * shared memory.  If we die, the next iteration of ztest_run()
        * will verify that the log really does contain this record.
        */
       mutex_enter(&zilog->zl_lock);
       ASSERT(zd->zd_shared != NULL);
       ASSERT3U(zd->zd_shared->zd_seq, <=, zilog->zl_commit_lr_seq);
       zd->zd_shared->zd_seq = zilog->zl_commit_lr_seq;
       mutex_exit(&zilog->zl_lock);

       (void) rw_unlock(&zd->zd_zilog_lock);
}

/*
* This function is designed to simulate the operations that occur during a
* mount/unmount operation.  We hold the dataset across these operations in an
* attempt to expose any implicit assumptions about ZIL management.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_zil_remount(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;

       /*
        * We grab the zd_dirobj_lock to ensure that no other thread is
        * updating the zil (i.e. adding in-memory log records) and the
        * zd_zilog_lock to block any I/O.
        */
       VERIFY0(mutex_lock(&zd->zd_dirobj_lock));
       (void) rw_wrlock(&zd->zd_zilog_lock);

       /* zfsvfs_teardown() */
       zil_close(zd->zd_zilog);

       /* zfsvfs_setup() */
       VERIFY(zil_open(os, ztest_get_data) == zd->zd_zilog);
       zil_replay(os, zd, ztest_replay_vector);

       (void) rw_unlock(&zd->zd_zilog_lock);
       VERIFY(mutex_unlock(&zd->zd_dirobj_lock) == 0);
}

/*
* Verify that we can't destroy an active pool, create an existing pool,
* or create a pool with a bad vdev spec.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_spa_create_destroy(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_opts_t *zo = &ztest_opts;
       spa_t *spa;
       nvlist_t *nvroot;

       /*
        * Attempt to create using a bad file.
        */
       nvroot = make_vdev_root("/dev/bogus", NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 0, 1);
       VERIFY3U(ENOENT, ==,
           spa_create("ztest_bad_file", nvroot, NULL, NULL));
       nvlist_free(nvroot);

       /*
        * Attempt to create using a bad mirror.
        */
       nvroot = make_vdev_root("/dev/bogus", NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 2, 1);
       VERIFY3U(ENOENT, ==,
           spa_create("ztest_bad_mirror", nvroot, NULL, NULL));
       nvlist_free(nvroot);

       /*
        * Attempt to create an existing pool.  It shouldn't matter
        * what's in the nvroot; we should fail with EEXIST.
        */
       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);
       nvroot = make_vdev_root("/dev/bogus", NULL, NULL, 0, 0, 0, 0, 0, 1);
       VERIFY3U(EEXIST, ==, spa_create(zo->zo_pool, nvroot, NULL, NULL));
       nvlist_free(nvroot);
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(zo->zo_pool, &spa, FTAG));
       VERIFY3U(EBUSY, ==, spa_destroy(zo->zo_pool));
       spa_close(spa, FTAG);

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_spa_upgrade(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       spa_t *spa;
       uint64_t initial_version = SPA_VERSION_INITIAL;
       uint64_t version, newversion;
       nvlist_t *nvroot, *props;
       char *name;

       VERIFY0(mutex_lock(&ztest_vdev_lock));
       name = kmem_asprintf("%s_upgrade", ztest_opts.zo_pool);

       /*
        * Clean up from previous runs.
        */
       (void) spa_destroy(name);

       nvroot = make_vdev_root(NULL, NULL, name, ztest_opts.zo_vdev_size, 0,
           0, ztest_opts.zo_raidz, ztest_opts.zo_mirrors, 1);

       /*
        * If we're configuring a RAIDZ device then make sure that the
        * the initial version is capable of supporting that feature.
        */
       switch (ztest_opts.zo_raidz_parity) {
       case 0:
       case 1:
               initial_version = SPA_VERSION_INITIAL;
               break;
       case 2:
               initial_version = SPA_VERSION_RAIDZ2;
               break;
       case 3:
               initial_version = SPA_VERSION_RAIDZ3;
               break;
       }

       /*
        * Create a pool with a spa version that can be upgraded. Pick
        * a value between initial_version and SPA_VERSION_BEFORE_FEATURES.
        */
       do {
               version = ztest_random_spa_version(initial_version);
       } while (version > SPA_VERSION_BEFORE_FEATURES);

       props = fnvlist_alloc();
       fnvlist_add_uint64(props,
           zpool_prop_to_name(ZPOOL_PROP_VERSION), version);
       VERIFY0(spa_create(name, nvroot, props, NULL));
       fnvlist_free(nvroot);
       fnvlist_free(props);

       VERIFY0(spa_open(name, &spa, FTAG));
       VERIFY3U(spa_version(spa), ==, version);
       newversion = ztest_random_spa_version(version + 1);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 4) {
               (void) printf("upgrading spa version from %llu to %llu\n",
                   (u_longlong_t)version, (u_longlong_t)newversion);
       }

       spa_upgrade(spa, newversion);
       VERIFY3U(spa_version(spa), >, version);
       VERIFY3U(spa_version(spa), ==, fnvlist_lookup_uint64(spa->spa_config,
           zpool_prop_to_name(ZPOOL_PROP_VERSION)));
       spa_close(spa, FTAG);

       strfree(name);
       VERIFY0(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock));
}

static vdev_t *
vdev_lookup_by_path(vdev_t *vd, const char *path)
{
       vdev_t *mvd;

       if (vd->vdev_path != NULL && strcmp(path, vd->vdev_path) == 0)
               return (vd);

       for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
               if ((mvd = vdev_lookup_by_path(vd->vdev_child[c], path)) !=
                   NULL)
                       return (mvd);

       return (NULL);
}

/*
* Find the first available hole which can be used as a top-level.
*/
int
find_vdev_hole(spa_t *spa)
{
       vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
       int c;

       ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_VDEV, RW_READER) == SCL_VDEV);

       for (c = 0; c < rvd->vdev_children; c++) {
               vdev_t *cvd = rvd->vdev_child[c];

               if (cvd->vdev_ishole)
                       break;
       }
       return (c);
}

/*
* Verify that vdev_add() works as expected.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_vdev_add_remove(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       uint64_t leaves;
       uint64_t guid;
       nvlist_t *nvroot;
       int error;

       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);
       leaves = MAX(zs->zs_mirrors + zs->zs_splits, 1) * ztest_opts.zo_raidz;

       spa_config_enter(spa, SCL_VDEV, FTAG, RW_READER);

       ztest_shared->zs_vdev_next_leaf = find_vdev_hole(spa) * leaves;

       /*
        * If we have slogs then remove them 1/4 of the time.
        */
       if (spa_has_slogs(spa) && ztest_random(4) == 0) {
               /*
                * Grab the guid from the head of the log class rotor.
                */
               guid = spa_log_class(spa)->mc_rotor->mg_vd->vdev_guid;

               spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);

               /*
                * We have to grab the zs_name_lock as writer to
                * prevent a race between removing a slog (dmu_objset_find)
                * and destroying a dataset. Removing the slog will
                * grab a reference on the dataset which may cause
                * dmu_objset_destroy() to fail with EBUSY thus
                * leaving the dataset in an inconsistent state.
                */
               VERIFY(rw_wrlock(&ztest_name_lock) == 0);
               error = spa_vdev_remove(spa, guid, B_FALSE);
               VERIFY(rw_unlock(&ztest_name_lock) == 0);

               if (error && error != EEXIST)
                       fatal(0, "spa_vdev_remove() = %d", error);
       } else {
               spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);

               /*
                * Make 1/4 of the devices be log devices.
                */
               nvroot = make_vdev_root(NULL, NULL, NULL,
                   ztest_opts.zo_vdev_size, 0,
                   ztest_random(4) == 0, ztest_opts.zo_raidz,
                   zs->zs_mirrors, 1);

               error = spa_vdev_add(spa, nvroot);
               nvlist_free(nvroot);

               if (error == ENOSPC)
                       ztest_record_enospc("spa_vdev_add");
               else if (error != 0)
                       fatal(0, "spa_vdev_add() = %d", error);
       }

       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
}

/*
* Verify that adding/removing aux devices (l2arc, hot spare) works as expected.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_vdev_aux_add_remove(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
       spa_aux_vdev_t *sav;
       char *aux;
       uint64_t guid = 0;
       int error;

       if (ztest_random(2) == 0) {
               sav = &spa->spa_spares;
               aux = ZPOOL_CONFIG_SPARES;
       } else {
               sav = &spa->spa_l2cache;
               aux = ZPOOL_CONFIG_L2CACHE;
       }

       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);

       spa_config_enter(spa, SCL_VDEV, FTAG, RW_READER);

       if (sav->sav_count != 0 && ztest_random(4) == 0) {
               /*
                * Pick a random device to remove.
                */
               guid = sav->sav_vdevs[ztest_random(sav->sav_count)]->vdev_guid;
       } else {
               /*
                * Find an unused device we can add.
                */
               zs->zs_vdev_aux = 0;
               for (;;) {
                       char path[MAXPATHLEN];
                       int c;
                       (void) snprintf(path, sizeof (path), ztest_aux_template,
                           ztest_opts.zo_dir, ztest_opts.zo_pool, aux,
                           zs->zs_vdev_aux);
                       for (c = 0; c < sav->sav_count; c++)
                               if (strcmp(sav->sav_vdevs[c]->vdev_path,
                                   path) == 0)
                                       break;
                       if (c == sav->sav_count &&
                           vdev_lookup_by_path(rvd, path) == NULL)
                               break;
                       zs->zs_vdev_aux++;
               }
       }

       spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);

       if (guid == 0) {
               /*
                * Add a new device.
                */
               nvlist_t *nvroot = make_vdev_root(NULL, aux, NULL,
                   (ztest_opts.zo_vdev_size * 5) / 4, 0, 0, 0, 0, 1);
               error = spa_vdev_add(spa, nvroot);
               if (error != 0)
                       fatal(0, "spa_vdev_add(%p) = %d", nvroot, error);
               nvlist_free(nvroot);
       } else {
               /*
                * Remove an existing device.  Sometimes, dirty its
                * vdev state first to make sure we handle removal
                * of devices that have pending state changes.
                */
               if (ztest_random(2) == 0)
                       (void) vdev_online(spa, guid, 0, NULL);

               error = spa_vdev_remove(spa, guid, B_FALSE);
               if (error != 0 && error != EBUSY)
                       fatal(0, "spa_vdev_remove(%llu) = %d", guid, error);
       }

       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
}

/*
* split a pool if it has mirror tlvdevs
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_split_pool(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
       nvlist_t *tree, **child, *config, *split, **schild;
       uint_t c, children, schildren = 0, lastlogid = 0;
       int error = 0;

       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);

       /* ensure we have a useable config; mirrors of raidz aren't supported */
       if (zs->zs_mirrors < 3 || ztest_opts.zo_raidz > 1) {
               VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               return;
       }

       /* clean up the old pool, if any */
       (void) spa_destroy("splitp");

       spa_config_enter(spa, SCL_VDEV, FTAG, RW_READER);

       /* generate a config from the existing config */
       mutex_enter(&spa->spa_props_lock);
       VERIFY(nvlist_lookup_nvlist(spa->spa_config, ZPOOL_CONFIG_VDEV_TREE,
           &tree) == 0);
       mutex_exit(&spa->spa_props_lock);

       VERIFY(nvlist_lookup_nvlist_array(tree, ZPOOL_CONFIG_CHILDREN, &child,
           &children) == 0);

       schild = malloc(rvd->vdev_children * sizeof (nvlist_t *));
       for (c = 0; c < children; c++) {
               vdev_t *tvd = rvd->vdev_child[c];
               nvlist_t **mchild;
               uint_t mchildren;

               if (tvd->vdev_islog || tvd->vdev_ops == &vdev_hole_ops) {
                       VERIFY(nvlist_alloc(&schild[schildren], NV_UNIQUE_NAME,
                           0) == 0);
                       VERIFY(nvlist_add_string(schild[schildren],
                           ZPOOL_CONFIG_TYPE, VDEV_TYPE_HOLE) == 0);
                       VERIFY(nvlist_add_uint64(schild[schildren],
                           ZPOOL_CONFIG_IS_HOLE, 1) == 0);
                       if (lastlogid == 0)
                               lastlogid = schildren;
                       ++schildren;
                       continue;
               }
               lastlogid = 0;
               VERIFY(nvlist_lookup_nvlist_array(child[c],
                   ZPOOL_CONFIG_CHILDREN, &mchild, &mchildren) == 0);
               VERIFY(nvlist_dup(mchild[0], &schild[schildren++], 0) == 0);
       }

       /* OK, create a config that can be used to split */
       VERIFY(nvlist_alloc(&split, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_string(split, ZPOOL_CONFIG_TYPE,
           VDEV_TYPE_ROOT) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_nvlist_array(split, ZPOOL_CONFIG_CHILDREN, schild,
           lastlogid != 0 ? lastlogid : schildren) == 0);

       VERIFY(nvlist_alloc(&config, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       VERIFY(nvlist_add_nvlist(config, ZPOOL_CONFIG_VDEV_TREE, split) == 0);

       for (c = 0; c < schildren; c++)
               nvlist_free(schild[c]);
       free(schild);
       nvlist_free(split);

       spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);

       (void) rw_wrlock(&ztest_name_lock);
       error = spa_vdev_split_mirror(spa, "splitp", config, NULL, B_FALSE);
       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);

       nvlist_free(config);

       if (error == 0) {
               (void) printf("successful split - results:\n");
               mutex_enter(&spa_namespace_lock);
               show_pool_stats(spa);
               show_pool_stats(spa_lookup("splitp"));
               mutex_exit(&spa_namespace_lock);
               ++zs->zs_splits;
               --zs->zs_mirrors;
       }
       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);

}

/*
* Verify that we can attach and detach devices.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_vdev_attach_detach(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       spa_aux_vdev_t *sav = &spa->spa_spares;
       vdev_t *rvd = spa->spa_root_vdev;
       vdev_t *oldvd, *newvd, *pvd;
       nvlist_t *root;
       uint64_t leaves;
       uint64_t leaf, top;
       uint64_t ashift = ztest_get_ashift();
       uint64_t oldguid, pguid;
       uint64_t oldsize, newsize;
       char oldpath[MAXPATHLEN], newpath[MAXPATHLEN];
       int replacing;
       int oldvd_has_siblings = B_FALSE;
       int newvd_is_spare = B_FALSE;
       int oldvd_is_log;
       int error, expected_error;

       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);
       leaves = MAX(zs->zs_mirrors, 1) * ztest_opts.zo_raidz;

       spa_config_enter(spa, SCL_VDEV, FTAG, RW_READER);

       /*
        * Decide whether to do an attach or a replace.
        */
       replacing = ztest_random(2);

       /*
        * Pick a random top-level vdev.
        */
       top = ztest_random_vdev_top(spa, B_TRUE);

       /*
        * Pick a random leaf within it.
        */
       leaf = ztest_random(leaves);

       /*
        * Locate this vdev.
        */
       oldvd = rvd->vdev_child[top];
       if (zs->zs_mirrors >= 1) {
               ASSERT(oldvd->vdev_ops == &vdev_mirror_ops);
               ASSERT(oldvd->vdev_children >= zs->zs_mirrors);
               oldvd = oldvd->vdev_child[leaf / ztest_opts.zo_raidz];
       }
       if (ztest_opts.zo_raidz > 1) {
               ASSERT(oldvd->vdev_ops == &vdev_raidz_ops);
               ASSERT(oldvd->vdev_children == ztest_opts.zo_raidz);
               oldvd = oldvd->vdev_child[leaf % ztest_opts.zo_raidz];
       }

       /*
        * If we're already doing an attach or replace, oldvd may be a
        * mirror vdev -- in which case, pick a random child.
        */
       while (oldvd->vdev_children != 0) {
               oldvd_has_siblings = B_TRUE;
               ASSERT(oldvd->vdev_children >= 2);
               oldvd = oldvd->vdev_child[ztest_random(oldvd->vdev_children)];
       }

       oldguid = oldvd->vdev_guid;
       oldsize = vdev_get_min_asize(oldvd);
       oldvd_is_log = oldvd->vdev_top->vdev_islog;
       (void) strcpy(oldpath, oldvd->vdev_path);
       pvd = oldvd->vdev_parent;
       pguid = pvd->vdev_guid;

       /*
        * If oldvd has siblings, then half of the time, detach it.
        */
       if (oldvd_has_siblings && ztest_random(2) == 0) {
               spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);
               error = spa_vdev_detach(spa, oldguid, pguid, B_FALSE);
               if (error != 0 && error != ENODEV && error != EBUSY &&
                   error != ENOTSUP)
                       fatal(0, "detach (%s) returned %d", oldpath, error);
               VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               return;
       }

       /*
        * For the new vdev, choose with equal probability between the two
        * standard paths (ending in either 'a' or 'b') or a random hot spare.
        */
       if (sav->sav_count != 0 && ztest_random(3) == 0) {
               newvd = sav->sav_vdevs[ztest_random(sav->sav_count)];
               newvd_is_spare = B_TRUE;
               (void) strcpy(newpath, newvd->vdev_path);
       } else {
               (void) snprintf(newpath, sizeof (newpath), ztest_dev_template,
                   ztest_opts.zo_dir, ztest_opts.zo_pool,
                   top * leaves + leaf);
               if (ztest_random(2) == 0)
                       newpath[strlen(newpath) - 1] = 'b';
               newvd = vdev_lookup_by_path(rvd, newpath);
       }

       if (newvd) {
               newsize = vdev_get_min_asize(newvd);
       } else {
               /*
                * Make newsize a little bigger or smaller than oldsize.
                * If it's smaller, the attach should fail.
                * If it's larger, and we're doing a replace,
                * we should get dynamic LUN growth when we're done.
                */
               newsize = 10 * oldsize / (9 + ztest_random(3));
       }

       /*
        * If pvd is not a mirror or root, the attach should fail with ENOTSUP,
        * unless it's a replace; in that case any non-replacing parent is OK.
        *
        * If newvd is already part of the pool, it should fail with EBUSY.
        *
        * If newvd is too small, it should fail with EOVERFLOW.
        */
       if (pvd->vdev_ops != &vdev_mirror_ops &&
           pvd->vdev_ops != &vdev_root_ops && (!replacing ||
           pvd->vdev_ops == &vdev_replacing_ops ||
           pvd->vdev_ops == &vdev_spare_ops))
               expected_error = ENOTSUP;
       else if (newvd_is_spare && (!replacing || oldvd_is_log))
               expected_error = ENOTSUP;
       else if (newvd == oldvd)
               expected_error = replacing ? 0 : EBUSY;
       else if (vdev_lookup_by_path(rvd, newpath) != NULL)
               expected_error = EBUSY;
       else if (newsize < oldsize)
               expected_error = EOVERFLOW;
       else if (ashift > oldvd->vdev_top->vdev_ashift)
               expected_error = EDOM;
       else
               expected_error = 0;

       spa_config_exit(spa, SCL_VDEV, FTAG);

       /*
        * Build the nvlist describing newpath.
        */
       root = make_vdev_root(newpath, NULL, NULL, newvd == NULL ? newsize : 0,
           ashift, 0, 0, 0, 1);

       error = spa_vdev_attach(spa, oldguid, root, replacing);

       nvlist_free(root);

       /*
        * If our parent was the replacing vdev, but the replace completed,
        * then instead of failing with ENOTSUP we may either succeed,
        * fail with ENODEV, or fail with EOVERFLOW.
        */
       if (expected_error == ENOTSUP &&
           (error == 0 || error == ENODEV || error == EOVERFLOW))
               expected_error = error;

       /*
        * If someone grew the LUN, the replacement may be too small.
        */
       if (error == EOVERFLOW || error == EBUSY)
               expected_error = error;

       /* XXX workaround 6690467 */
       if (error != expected_error && expected_error != EBUSY) {
               fatal(0, "attach (%s %llu, %s %llu, %d) "
                   "returned %d, expected %d",
                   oldpath, oldsize, newpath,
                   newsize, replacing, error, expected_error);
       }

       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
}

/*
* Callback function which expands the physical size of the vdev.
*/
vdev_t *
grow_vdev(vdev_t *vd, void *arg)
{
       spa_t *spa = vd->vdev_spa;
       size_t *newsize = arg;
       size_t fsize;
       int fd;

       ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_STATE, RW_READER) == SCL_STATE);
       ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);

       if ((fd = open(vd->vdev_path, O_RDWR)) == -1)
               return (vd);

       fsize = lseek(fd, 0, SEEK_END);
       (void) ftruncate(fd, *newsize);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6) {
               (void) printf("%s grew from %lu to %lu bytes\n",
                   vd->vdev_path, (ulong_t)fsize, (ulong_t)*newsize);
       }
       (void) close(fd);
       return (NULL);
}

/*
* Callback function which expands a given vdev by calling vdev_online().
*/
/* ARGSUSED */
vdev_t *
online_vdev(vdev_t *vd, void *arg)
{
       spa_t *spa = vd->vdev_spa;
       vdev_t *tvd = vd->vdev_top;
       uint64_t guid = vd->vdev_guid;
       uint64_t generation = spa->spa_config_generation + 1;
       vdev_state_t newstate = VDEV_STATE_UNKNOWN;
       int error;

       ASSERT(spa_config_held(spa, SCL_STATE, RW_READER) == SCL_STATE);
       ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);

       /* Calling vdev_online will initialize the new metaslabs */
       spa_config_exit(spa, SCL_STATE, spa);
       error = vdev_online(spa, guid, ZFS_ONLINE_EXPAND, &newstate);
       spa_config_enter(spa, SCL_STATE, spa, RW_READER);

       /*
        * If vdev_online returned an error or the underlying vdev_open
        * failed then we abort the expand. The only way to know that
        * vdev_open fails is by checking the returned newstate.
        */
       if (error || newstate != VDEV_STATE_HEALTHY) {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 5) {
                       (void) printf("Unable to expand vdev, state %llu, "
                           "error %d\n", (u_longlong_t)newstate, error);
               }
               return (vd);
       }
       ASSERT3U(newstate, ==, VDEV_STATE_HEALTHY);

       /*
        * Since we dropped the lock we need to ensure that we're
        * still talking to the original vdev. It's possible this
        * vdev may have been detached/replaced while we were
        * trying to online it.
        */
       if (generation != spa->spa_config_generation) {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 5) {
                       (void) printf("vdev configuration has changed, "
                           "guid %llu, state %llu, expected gen %llu, "
                           "got gen %llu\n",
                           (u_longlong_t)guid,
                           (u_longlong_t)tvd->vdev_state,
                           (u_longlong_t)generation,
                           (u_longlong_t)spa->spa_config_generation);
               }
               return (vd);
       }
       return (NULL);
}

/*
* Traverse the vdev tree calling the supplied function.
* We continue to walk the tree until we either have walked all
* children or we receive a non-NULL return from the callback.
* If a NULL callback is passed, then we just return back the first
* leaf vdev we encounter.
*/
vdev_t *
vdev_walk_tree(vdev_t *vd, vdev_t *(*func)(vdev_t *, void *), void *arg)
{
       if (vd->vdev_ops->vdev_op_leaf) {
               if (func == NULL)
                       return (vd);
               else
                       return (func(vd, arg));
       }

       for (uint_t c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
               vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
               if ((cvd = vdev_walk_tree(cvd, func, arg)) != NULL)
                       return (cvd);
       }
       return (NULL);
}

/*
* Verify that dynamic LUN growth works as expected.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_vdev_LUN_growth(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       spa_t *spa = ztest_spa;
       vdev_t *vd, *tvd;
       metaslab_class_t *mc;
       metaslab_group_t *mg;
       size_t psize, newsize;
       uint64_t top;
       uint64_t old_class_space, new_class_space, old_ms_count, new_ms_count;

       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);
       spa_config_enter(spa, SCL_STATE, spa, RW_READER);

       top = ztest_random_vdev_top(spa, B_TRUE);

       tvd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[top];
       mg = tvd->vdev_mg;
       mc = mg->mg_class;
       old_ms_count = tvd->vdev_ms_count;
       old_class_space = metaslab_class_get_space(mc);

       /*
        * Determine the size of the first leaf vdev associated with
        * our top-level device.
        */
       vd = vdev_walk_tree(tvd, NULL, NULL);
       ASSERT3P(vd, !=, NULL);
       ASSERT(vd->vdev_ops->vdev_op_leaf);

       psize = vd->vdev_psize;

       /*
        * We only try to expand the vdev if it's healthy, less than 4x its
        * original size, and it has a valid psize.
        */
       if (tvd->vdev_state != VDEV_STATE_HEALTHY ||
           psize == 0 || psize >= 4 * ztest_opts.zo_vdev_size) {
               spa_config_exit(spa, SCL_STATE, spa);
               VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               return;
       }
       ASSERT(psize > 0);
       newsize = psize + psize / 8;
       ASSERT3U(newsize, >, psize);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6) {
               (void) printf("Expanding LUN %s from %lu to %lu\n",
                   vd->vdev_path, (ulong_t)psize, (ulong_t)newsize);
       }

       /*
        * Growing the vdev is a two step process:
        *      1). expand the physical size (i.e. relabel)
        *      2). online the vdev to create the new metaslabs
        */
       if (vdev_walk_tree(tvd, grow_vdev, &newsize) != NULL ||
           vdev_walk_tree(tvd, online_vdev, NULL) != NULL ||
           tvd->vdev_state != VDEV_STATE_HEALTHY) {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 5) {
                       (void) printf("Could not expand LUN because "
                           "the vdev configuration changed.\n");
               }
               spa_config_exit(spa, SCL_STATE, spa);
               VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               return;
       }

       spa_config_exit(spa, SCL_STATE, spa);

       /*
        * Expanding the LUN will update the config asynchronously,
        * thus we must wait for the async thread to complete any
        * pending tasks before proceeding.
        */
       for (;;) {
               boolean_t done;
               mutex_enter(&spa->spa_async_lock);
               done = (spa->spa_async_thread == NULL && !spa->spa_async_tasks);
               mutex_exit(&spa->spa_async_lock);
               if (done)
                       break;
               txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), 0);
               (void) poll(NULL, 0, 100);
       }

       spa_config_enter(spa, SCL_STATE, spa, RW_READER);

       tvd = spa->spa_root_vdev->vdev_child[top];
       new_ms_count = tvd->vdev_ms_count;
       new_class_space = metaslab_class_get_space(mc);

       if (tvd->vdev_mg != mg || mg->mg_class != mc) {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 5) {
                       (void) printf("Could not verify LUN expansion due to "
                           "intervening vdev offline or remove.\n");
               }
               spa_config_exit(spa, SCL_STATE, spa);
               VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               return;
       }

       /*
        * Make sure we were able to grow the vdev.
        */
       if (new_ms_count <= old_ms_count)
               fatal(0, "LUN expansion failed: ms_count %llu <= %llu\n",
                   old_ms_count, new_ms_count);

       /*
        * Make sure we were able to grow the pool.
        */
       if (new_class_space <= old_class_space)
               fatal(0, "LUN expansion failed: class_space %llu <= %llu\n",
                   old_class_space, new_class_space);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 5) {
               char oldnumbuf[6], newnumbuf[6];

               nicenum(old_class_space, oldnumbuf);
               nicenum(new_class_space, newnumbuf);
               (void) printf("%s grew from %s to %s\n",
                   spa->spa_name, oldnumbuf, newnumbuf);
       }

       spa_config_exit(spa, SCL_STATE, spa);
       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
}

/*
* Verify that dmu_objset_{create,destroy,open,close} work as expected.
*/
/* ARGSUSED */
static void
ztest_objset_create_cb(objset_t *os, void *arg, cred_t *cr, dmu_tx_t *tx)
{
       /*
        * Create the objects common to all ztest datasets.
        */
       VERIFY(zap_create_claim(os, ZTEST_DIROBJ,
           DMU_OT_ZAP_OTHER, DMU_OT_NONE, 0, tx) == 0);
}

static int
ztest_dataset_create(char *dsname)
{
       uint64_t zilset = ztest_random(100);
       int err = dmu_objset_create(dsname, DMU_OST_OTHER, 0,
           ztest_objset_create_cb, NULL);

       if (err || zilset < 80)
               return (err);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6)
               (void) printf("Setting dataset %s to sync always\n", dsname);
       return (ztest_dsl_prop_set_uint64(dsname, ZFS_PROP_SYNC,
           ZFS_SYNC_ALWAYS, B_FALSE));
}

/* ARGSUSED */
static int
ztest_objset_destroy_cb(const char *name, void *arg)
{
       objset_t *os;
       dmu_object_info_t doi;
       int error;

       /*
        * Verify that the dataset contains a directory object.
        */
       VERIFY0(dmu_objset_own(name, DMU_OST_OTHER, B_TRUE, FTAG, &os));
       error = dmu_object_info(os, ZTEST_DIROBJ, &doi);
       if (error != ENOENT) {
               /* We could have crashed in the middle of destroying it */
               ASSERT0(error);
               ASSERT3U(doi.doi_type, ==, DMU_OT_ZAP_OTHER);
               ASSERT3S(doi.doi_physical_blocks_512, >=, 0);
       }
       dmu_objset_disown(os, FTAG);

       /*
        * Destroy the dataset.
        */
       if (strchr(name, '@') != NULL) {
               VERIFY0(dsl_destroy_snapshot(name, B_FALSE));
       } else {
               VERIFY0(dsl_destroy_head(name));
       }
       return (0);
}

static boolean_t
ztest_snapshot_create(char *osname, uint64_t id)
{
       char snapname[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       int error;

       (void) snprintf(snapname, sizeof (snapname), "%llu", (u_longlong_t)id);

       error = dmu_objset_snapshot_one(osname, snapname);
       if (error == ENOSPC) {
               ztest_record_enospc(FTAG);
               return (B_FALSE);
       }
       if (error != 0 && error != EEXIST) {
               fatal(0, "ztest_snapshot_create(%s@%s) = %d", osname,
                   snapname, error);
       }
       return (B_TRUE);
}

static boolean_t
ztest_snapshot_destroy(char *osname, uint64_t id)
{
       char snapname[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       int error;

       (void) snprintf(snapname, sizeof (snapname), "%s@%llu", osname,
           (u_longlong_t)id);

       error = dsl_destroy_snapshot(snapname, B_FALSE);
       if (error != 0 && error != ENOENT)
               fatal(0, "ztest_snapshot_destroy(%s) = %d", snapname, error);
       return (B_TRUE);
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_dmu_objset_create_destroy(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_ds_t zdtmp;
       int iters;
       int error;
       objset_t *os, *os2;
       char name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       zilog_t *zilog;

       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       (void) snprintf(name, sizeof (name), "%s/temp_%llu",
           ztest_opts.zo_pool, (u_longlong_t)id);

       /*
        * If this dataset exists from a previous run, process its replay log
        * half of the time.  If we don't replay it, then dmu_objset_destroy()
        * (invoked from ztest_objset_destroy_cb()) should just throw it away.
        */
       if (ztest_random(2) == 0 &&
           dmu_objset_own(name, DMU_OST_OTHER, B_FALSE, FTAG, &os) == 0) {
               ztest_zd_init(&zdtmp, NULL, os);
               zil_replay(os, &zdtmp, ztest_replay_vector);
               ztest_zd_fini(&zdtmp);
               dmu_objset_disown(os, FTAG);
       }

       /*
        * There may be an old instance of the dataset we're about to
        * create lying around from a previous run.  If so, destroy it
        * and all of its snapshots.
        */
       (void) dmu_objset_find(name, ztest_objset_destroy_cb, NULL,
           DS_FIND_CHILDREN | DS_FIND_SNAPSHOTS);

       /*
        * Verify that the destroyed dataset is no longer in the namespace.
        */
       VERIFY3U(ENOENT, ==, dmu_objset_own(name, DMU_OST_OTHER, B_TRUE,
           FTAG, &os));

       /*
        * Verify that we can create a new dataset.
        */
       error = ztest_dataset_create(name);
       if (error) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc(FTAG);
                       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
                       return;
               }
               fatal(0, "dmu_objset_create(%s) = %d", name, error);
       }

       VERIFY0(dmu_objset_own(name, DMU_OST_OTHER, B_FALSE, FTAG, &os));

       ztest_zd_init(&zdtmp, NULL, os);

       /*
        * Open the intent log for it.
        */
       zilog = zil_open(os, ztest_get_data);

       /*
        * Put some objects in there, do a little I/O to them,
        * and randomly take a couple of snapshots along the way.
        */
       iters = ztest_random(5);
       for (int i = 0; i < iters; i++) {
               ztest_dmu_object_alloc_free(&zdtmp, id);
               if (ztest_random(iters) == 0)
                       (void) ztest_snapshot_create(name, i);
       }

       /*
        * Verify that we cannot create an existing dataset.
        */
       VERIFY3U(EEXIST, ==,
           dmu_objset_create(name, DMU_OST_OTHER, 0, NULL, NULL));

       /*
        * Verify that we can hold an objset that is also owned.
        */
       VERIFY3U(0, ==, dmu_objset_hold(name, FTAG, &os2));
       dmu_objset_rele(os2, FTAG);

       /*
        * Verify that we cannot own an objset that is already owned.
        */
       VERIFY3U(EBUSY, ==,
           dmu_objset_own(name, DMU_OST_OTHER, B_FALSE, FTAG, &os2));

       zil_close(zilog);
       dmu_objset_disown(os, FTAG);
       ztest_zd_fini(&zdtmp);

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/*
* Verify that dmu_snapshot_{create,destroy,open,close} work as expected.
*/
void
ztest_dmu_snapshot_create_destroy(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);
       (void) ztest_snapshot_destroy(zd->zd_name, id);
       (void) ztest_snapshot_create(zd->zd_name, id);
       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/*
* Cleanup non-standard snapshots and clones.
*/
void
ztest_dsl_dataset_cleanup(char *osname, uint64_t id)
{
       char snap1name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char clone1name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char snap2name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char clone2name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char snap3name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       int error;

       (void) snprintf(snap1name, sizeof (snap1name),
           "%s@s1_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(clone1name, sizeof (clone1name),
           "%s/c1_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(snap2name, sizeof (snap2name),
           "%s@s2_%llu", clone1name, id);
       (void) snprintf(clone2name, sizeof (clone2name),
           "%s/c2_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(snap3name, sizeof (snap3name),
           "%s@s3_%llu", clone1name, id);

       error = dsl_destroy_head(clone2name);
       if (error && error != ENOENT)
               fatal(0, "dsl_destroy_head(%s) = %d", clone2name, error);
       error = dsl_destroy_snapshot(snap3name, B_FALSE);
       if (error && error != ENOENT)
               fatal(0, "dsl_destroy_snapshot(%s) = %d", snap3name, error);
       error = dsl_destroy_snapshot(snap2name, B_FALSE);
       if (error && error != ENOENT)
               fatal(0, "dsl_destroy_snapshot(%s) = %d", snap2name, error);
       error = dsl_destroy_head(clone1name);
       if (error && error != ENOENT)
               fatal(0, "dsl_destroy_head(%s) = %d", clone1name, error);
       error = dsl_destroy_snapshot(snap1name, B_FALSE);
       if (error && error != ENOENT)
               fatal(0, "dsl_destroy_snapshot(%s) = %d", snap1name, error);
}

/*
* Verify dsl_dataset_promote handles EBUSY
*/
void
ztest_dsl_dataset_promote_busy(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os;
       char snap1name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char clone1name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char snap2name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char clone2name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char snap3name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       char *osname = zd->zd_name;
       int error;

       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       ztest_dsl_dataset_cleanup(osname, id);

       (void) snprintf(snap1name, sizeof (snap1name),
           "%s@s1_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(clone1name, sizeof (clone1name),
           "%s/c1_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(snap2name, sizeof (snap2name),
           "%s@s2_%llu", clone1name, id);
       (void) snprintf(clone2name, sizeof (clone2name),
           "%s/c2_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(snap3name, sizeof (snap3name),
           "%s@s3_%llu", clone1name, id);

       error = dmu_objset_snapshot_one(osname, strchr(snap1name, '@') + 1);
       if (error && error != EEXIST) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc(FTAG);
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_take_snapshot(%s) = %d", snap1name, error);
       }

       error = dmu_objset_clone(clone1name, snap1name);
       if (error) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc(FTAG);
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_objset_create(%s) = %d", clone1name, error);
       }

       error = dmu_objset_snapshot_one(clone1name, strchr(snap2name, '@') + 1);
       if (error && error != EEXIST) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc(FTAG);
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_open_snapshot(%s) = %d", snap2name, error);
       }

       error = dmu_objset_snapshot_one(clone1name, strchr(snap3name, '@') + 1);
       if (error && error != EEXIST) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc(FTAG);
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_open_snapshot(%s) = %d", snap3name, error);
       }

       error = dmu_objset_clone(clone2name, snap3name);
       if (error) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc(FTAG);
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_objset_create(%s) = %d", clone2name, error);
       }

       error = dmu_objset_own(snap2name, DMU_OST_ANY, B_TRUE, FTAG, &os);
       if (error)
               fatal(0, "dmu_objset_own(%s) = %d", snap2name, error);
       error = dsl_dataset_promote(clone2name, NULL);
       if (error == ENOSPC) {
               dmu_objset_disown(os, FTAG);
               ztest_record_enospc(FTAG);
               goto out;
       }
       if (error != EBUSY)
               fatal(0, "dsl_dataset_promote(%s), %d, not EBUSY", clone2name,
                   error);
       dmu_objset_disown(os, FTAG);

out:
       ztest_dsl_dataset_cleanup(osname, id);

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/*
* Verify that dmu_object_{alloc,free} work as expected.
*/
void
ztest_dmu_object_alloc_free(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_od_t od[4];
       int batchsize = sizeof (od) / sizeof (od[0]);

       for (int b = 0; b < batchsize; b++)
               ztest_od_init(&od[b], id, FTAG, b, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, 0);

       /*
        * Destroy the previous batch of objects, create a new batch,
        * and do some I/O on the new objects.
        */
       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_TRUE) != 0)
               return;

       while (ztest_random(4 * batchsize) != 0)
               ztest_io(zd, od[ztest_random(batchsize)].od_object,
                   ztest_random(ZTEST_RANGE_LOCKS) << SPA_MAXBLOCKSHIFT);
}

/*
* Verify that dmu_{read,write} work as expected.
*/
void
ztest_dmu_read_write(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[2];
       dmu_tx_t *tx;
       int i, freeit, error;
       uint64_t n, s, txg;
       bufwad_t *packbuf, *bigbuf, *pack, *bigH, *bigT;
       uint64_t packobj, packoff, packsize, bigobj, bigoff, bigsize;
       uint64_t chunksize = (1000 + ztest_random(1000)) * sizeof (uint64_t);
       uint64_t regions = 997;
       uint64_t stride = 123456789ULL;
       uint64_t width = 40;
       int free_percent = 5;

       /*
        * This test uses two objects, packobj and bigobj, that are always
        * updated together (i.e. in the same tx) so that their contents are
        * in sync and can be compared.  Their contents relate to each other
        * in a simple way: packobj is a dense array of 'bufwad' structures,
        * while bigobj is a sparse array of the same bufwads.  Specifically,
        * for any index n, there are three bufwads that should be identical:
        *
        *      packobj, at offset n * sizeof (bufwad_t)
        *      bigobj, at the head of the nth chunk
        *      bigobj, at the tail of the nth chunk
        *
        * The chunk size is arbitrary. It doesn't have to be a power of two,
        * and it doesn't have any relation to the object blocksize.
        * The only requirement is that it can hold at least two bufwads.
        *
        * Normally, we write the bufwad to each of these locations.
        * However, free_percent of the time we instead write zeroes to
        * packobj and perform a dmu_free_range() on bigobj.  By comparing
        * bigobj to packobj, we can verify that the DMU is correctly
        * tracking which parts of an object are allocated and free,
        * and that the contents of the allocated blocks are correct.
        */

       /*
        * Read the directory info.  If it's the first time, set things up.
        */
       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, chunksize);
       ztest_od_init(&od[1], id, FTAG, 1, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, chunksize);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_FALSE) != 0)
               return;

       bigobj = od[0].od_object;
       packobj = od[1].od_object;
       chunksize = od[0].od_gen;
       ASSERT(chunksize == od[1].od_gen);

       /*
        * Prefetch a random chunk of the big object.
        * Our aim here is to get some async reads in flight
        * for blocks that we may free below; the DMU should
        * handle this race correctly.
        */
       n = ztest_random(regions) * stride + ztest_random(width);
       s = 1 + ztest_random(2 * width - 1);
       dmu_prefetch(os, bigobj, 0, n * chunksize, s * chunksize,
           ZIO_PRIORITY_SYNC_READ);

       /*
        * Pick a random index and compute the offsets into packobj and bigobj.
        */
       n = ztest_random(regions) * stride + ztest_random(width);
       s = 1 + ztest_random(width - 1);

       packoff = n * sizeof (bufwad_t);
       packsize = s * sizeof (bufwad_t);

       bigoff = n * chunksize;
       bigsize = s * chunksize;

       packbuf = umem_alloc(packsize, UMEM_NOFAIL);
       bigbuf = umem_alloc(bigsize, UMEM_NOFAIL);

       /*
        * free_percent of the time, free a range of bigobj rather than
        * overwriting it.
        */
       freeit = (ztest_random(100) < free_percent);

       /*
        * Read the current contents of our objects.
        */
       error = dmu_read(os, packobj, packoff, packsize, packbuf,
           DMU_READ_PREFETCH);
       ASSERT0(error);
       error = dmu_read(os, bigobj, bigoff, bigsize, bigbuf,
           DMU_READ_PREFETCH);
       ASSERT0(error);

       /*
        * Get a tx for the mods to both packobj and bigobj.
        */
       tx = dmu_tx_create(os);

       dmu_tx_hold_write(tx, packobj, packoff, packsize);

       if (freeit)
               dmu_tx_hold_free(tx, bigobj, bigoff, bigsize);
       else
               dmu_tx_hold_write(tx, bigobj, bigoff, bigsize);

       /* This accounts for setting the checksum/compression. */
       dmu_tx_hold_bonus(tx, bigobj);

       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
       if (txg == 0) {
               umem_free(packbuf, packsize);
               umem_free(bigbuf, bigsize);
               return;
       }

       enum zio_checksum cksum;
       do {
               cksum = (enum zio_checksum)
                   ztest_random_dsl_prop(ZFS_PROP_CHECKSUM);
       } while (cksum >= ZIO_CHECKSUM_LEGACY_FUNCTIONS);
       dmu_object_set_checksum(os, bigobj, cksum, tx);

       enum zio_compress comp;
       do {
               comp = (enum zio_compress)
                   ztest_random_dsl_prop(ZFS_PROP_COMPRESSION);
       } while (comp >= ZIO_COMPRESS_LEGACY_FUNCTIONS);
       dmu_object_set_compress(os, bigobj, comp, tx);

       /*
        * For each index from n to n + s, verify that the existing bufwad
        * in packobj matches the bufwads at the head and tail of the
        * corresponding chunk in bigobj.  Then update all three bufwads
        * with the new values we want to write out.
        */
       for (i = 0; i < s; i++) {
               /* LINTED */
               pack = (bufwad_t *)((char *)packbuf + i * sizeof (bufwad_t));
               /* LINTED */
               bigH = (bufwad_t *)((char *)bigbuf + i * chunksize);
               /* LINTED */
               bigT = (bufwad_t *)((char *)bigH + chunksize) - 1;

               ASSERT((uintptr_t)bigH - (uintptr_t)bigbuf < bigsize);
               ASSERT((uintptr_t)bigT - (uintptr_t)bigbuf < bigsize);

               if (pack->bw_txg > txg)
                       fatal(0, "future leak: got %llx, open txg is %llx",
                           pack->bw_txg, txg);

               if (pack->bw_data != 0 && pack->bw_index != n + i)
                       fatal(0, "wrong index: got %llx, wanted %llx+%llx",
                           pack->bw_index, n, i);

               if (bcmp(pack, bigH, sizeof (bufwad_t)) != 0)
                       fatal(0, "pack/bigH mismatch in %p/%p", pack, bigH);

               if (bcmp(pack, bigT, sizeof (bufwad_t)) != 0)
                       fatal(0, "pack/bigT mismatch in %p/%p", pack, bigT);

               if (freeit) {
                       bzero(pack, sizeof (bufwad_t));
               } else {
                       pack->bw_index = n + i;
                       pack->bw_txg = txg;
                       pack->bw_data = 1 + ztest_random(-2ULL);
               }
               *bigH = *pack;
               *bigT = *pack;
       }

       /*
        * We've verified all the old bufwads, and made new ones.
        * Now write them out.
        */
       dmu_write(os, packobj, packoff, packsize, packbuf, tx);

       if (freeit) {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 7) {
                       (void) printf("freeing offset %llx size %llx"
                           " txg %llx\n",
                           (u_longlong_t)bigoff,
                           (u_longlong_t)bigsize,
                           (u_longlong_t)txg);
               }
               VERIFY(0 == dmu_free_range(os, bigobj, bigoff, bigsize, tx));
       } else {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 7) {
                       (void) printf("writing offset %llx size %llx"
                           " txg %llx\n",
                           (u_longlong_t)bigoff,
                           (u_longlong_t)bigsize,
                           (u_longlong_t)txg);
               }
               dmu_write(os, bigobj, bigoff, bigsize, bigbuf, tx);
       }

       dmu_tx_commit(tx);

       /*
        * Sanity check the stuff we just wrote.
        */
       {
               void *packcheck = umem_alloc(packsize, UMEM_NOFAIL);
               void *bigcheck = umem_alloc(bigsize, UMEM_NOFAIL);

               VERIFY(0 == dmu_read(os, packobj, packoff,
                   packsize, packcheck, DMU_READ_PREFETCH));
               VERIFY(0 == dmu_read(os, bigobj, bigoff,
                   bigsize, bigcheck, DMU_READ_PREFETCH));

               ASSERT(bcmp(packbuf, packcheck, packsize) == 0);
               ASSERT(bcmp(bigbuf, bigcheck, bigsize) == 0);

               umem_free(packcheck, packsize);
               umem_free(bigcheck, bigsize);
       }

       umem_free(packbuf, packsize);
       umem_free(bigbuf, bigsize);
}

void
compare_and_update_pbbufs(uint64_t s, bufwad_t *packbuf, bufwad_t *bigbuf,
   uint64_t bigsize, uint64_t n, uint64_t chunksize, uint64_t txg)
{
       uint64_t i;
       bufwad_t *pack;
       bufwad_t *bigH;
       bufwad_t *bigT;

       /*
        * For each index from n to n + s, verify that the existing bufwad
        * in packobj matches the bufwads at the head and tail of the
        * corresponding chunk in bigobj.  Then update all three bufwads
        * with the new values we want to write out.
        */
       for (i = 0; i < s; i++) {
               /* LINTED */
               pack = (bufwad_t *)((char *)packbuf + i * sizeof (bufwad_t));
               /* LINTED */
               bigH = (bufwad_t *)((char *)bigbuf + i * chunksize);
               /* LINTED */
               bigT = (bufwad_t *)((char *)bigH + chunksize) - 1;

               ASSERT((uintptr_t)bigH - (uintptr_t)bigbuf < bigsize);
               ASSERT((uintptr_t)bigT - (uintptr_t)bigbuf < bigsize);

               if (pack->bw_txg > txg)
                       fatal(0, "future leak: got %llx, open txg is %llx",
                           pack->bw_txg, txg);

               if (pack->bw_data != 0 && pack->bw_index != n + i)
                       fatal(0, "wrong index: got %llx, wanted %llx+%llx",
                           pack->bw_index, n, i);

               if (bcmp(pack, bigH, sizeof (bufwad_t)) != 0)
                       fatal(0, "pack/bigH mismatch in %p/%p", pack, bigH);

               if (bcmp(pack, bigT, sizeof (bufwad_t)) != 0)
                       fatal(0, "pack/bigT mismatch in %p/%p", pack, bigT);

               pack->bw_index = n + i;
               pack->bw_txg = txg;
               pack->bw_data = 1 + ztest_random(-2ULL);

               *bigH = *pack;
               *bigT = *pack;
       }
}

void
ztest_dmu_read_write_zcopy(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[2];
       dmu_tx_t *tx;
       uint64_t i;
       int error;
       uint64_t n, s, txg;
       bufwad_t *packbuf, *bigbuf;
       uint64_t packobj, packoff, packsize, bigobj, bigoff, bigsize;
       uint64_t blocksize = ztest_random_blocksize();
       uint64_t chunksize = blocksize;
       uint64_t regions = 997;
       uint64_t stride = 123456789ULL;
       uint64_t width = 9;
       dmu_buf_t *bonus_db;
       arc_buf_t **bigbuf_arcbufs;
       dmu_object_info_t doi;

       /*
        * This test uses two objects, packobj and bigobj, that are always
        * updated together (i.e. in the same tx) so that their contents are
        * in sync and can be compared.  Their contents relate to each other
        * in a simple way: packobj is a dense array of 'bufwad' structures,
        * while bigobj is a sparse array of the same bufwads.  Specifically,
        * for any index n, there are three bufwads that should be identical:
        *
        *      packobj, at offset n * sizeof (bufwad_t)
        *      bigobj, at the head of the nth chunk
        *      bigobj, at the tail of the nth chunk
        *
        * The chunk size is set equal to bigobj block size so that
        * dmu_assign_arcbuf() can be tested for object updates.
        */

       /*
        * Read the directory info.  If it's the first time, set things up.
        */
       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, blocksize, 0);
       ztest_od_init(&od[1], id, FTAG, 1, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, chunksize);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_FALSE) != 0)
               return;

       bigobj = od[0].od_object;
       packobj = od[1].od_object;
       blocksize = od[0].od_blocksize;
       chunksize = blocksize;
       ASSERT(chunksize == od[1].od_gen);

       VERIFY(dmu_object_info(os, bigobj, &doi) == 0);
       VERIFY(ISP2(doi.doi_data_block_size));
       VERIFY(chunksize == doi.doi_data_block_size);
       VERIFY(chunksize >= 2 * sizeof (bufwad_t));

       /*
        * Pick a random index and compute the offsets into packobj and bigobj.
        */
       n = ztest_random(regions) * stride + ztest_random(width);
       s = 1 + ztest_random(width - 1);

       packoff = n * sizeof (bufwad_t);
       packsize = s * sizeof (bufwad_t);

       bigoff = n * chunksize;
       bigsize = s * chunksize;

       packbuf = umem_zalloc(packsize, UMEM_NOFAIL);
       bigbuf = umem_zalloc(bigsize, UMEM_NOFAIL);

       VERIFY3U(0, ==, dmu_bonus_hold(os, bigobj, FTAG, &bonus_db));

       bigbuf_arcbufs = umem_zalloc(2 * s * sizeof (arc_buf_t *), UMEM_NOFAIL);

       /*
        * Iteration 0 test zcopy for DB_UNCACHED dbufs.
        * Iteration 1 test zcopy to already referenced dbufs.
        * Iteration 2 test zcopy to dirty dbuf in the same txg.
        * Iteration 3 test zcopy to dbuf dirty in previous txg.
        * Iteration 4 test zcopy when dbuf is no longer dirty.
        * Iteration 5 test zcopy when it can't be done.
        * Iteration 6 one more zcopy write.
        */
       for (i = 0; i < 7; i++) {
               uint64_t j;
               uint64_t off;

               /*
                * In iteration 5 (i == 5) use arcbufs
                * that don't match bigobj blksz to test
                * dmu_assign_arcbuf() when it can't directly
                * assign an arcbuf to a dbuf.
                */
               for (j = 0; j < s; j++) {
                       if (i != 5) {
                               bigbuf_arcbufs[j] =
                                   dmu_request_arcbuf(bonus_db, chunksize);
                       } else {
                               bigbuf_arcbufs[2 * j] =
                                   dmu_request_arcbuf(bonus_db, chunksize / 2);
                               bigbuf_arcbufs[2 * j + 1] =
                                   dmu_request_arcbuf(bonus_db, chunksize / 2);
                       }
               }

               /*
                * Get a tx for the mods to both packobj and bigobj.
                */
               tx = dmu_tx_create(os);

               dmu_tx_hold_write(tx, packobj, packoff, packsize);
               dmu_tx_hold_write(tx, bigobj, bigoff, bigsize);

               txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
               if (txg == 0) {
                       umem_free(packbuf, packsize);
                       umem_free(bigbuf, bigsize);
                       for (j = 0; j < s; j++) {
                               if (i != 5) {
                                       dmu_return_arcbuf(bigbuf_arcbufs[j]);
                               } else {
                                       dmu_return_arcbuf(
                                           bigbuf_arcbufs[2 * j]);
                                       dmu_return_arcbuf(
                                           bigbuf_arcbufs[2 * j + 1]);
                               }
                       }
                       umem_free(bigbuf_arcbufs, 2 * s * sizeof (arc_buf_t *));
                       dmu_buf_rele(bonus_db, FTAG);
                       return;
               }

               /*
                * 50% of the time don't read objects in the 1st iteration to
                * test dmu_assign_arcbuf() for the case when there're no
                * existing dbufs for the specified offsets.
                */
               if (i != 0 || ztest_random(2) != 0) {
                       error = dmu_read(os, packobj, packoff,
                           packsize, packbuf, DMU_READ_PREFETCH);
                       ASSERT0(error);
                       error = dmu_read(os, bigobj, bigoff, bigsize,
                           bigbuf, DMU_READ_PREFETCH);
                       ASSERT0(error);
               }
               compare_and_update_pbbufs(s, packbuf, bigbuf, bigsize,
                   n, chunksize, txg);

               /*
                * We've verified all the old bufwads, and made new ones.
                * Now write them out.
                */
               dmu_write(os, packobj, packoff, packsize, packbuf, tx);
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 7) {
                       (void) printf("writing offset %llx size %llx"
                           " txg %llx\n",
                           (u_longlong_t)bigoff,
                           (u_longlong_t)bigsize,
                           (u_longlong_t)txg);
               }
               for (off = bigoff, j = 0; j < s; j++, off += chunksize) {
                       dmu_buf_t *dbt;
                       if (i != 5) {
                               bcopy((caddr_t)bigbuf + (off - bigoff),
                                   bigbuf_arcbufs[j]->b_data, chunksize);
                       } else {
                               bcopy((caddr_t)bigbuf + (off - bigoff),
                                   bigbuf_arcbufs[2 * j]->b_data,
                                   chunksize / 2);
                               bcopy((caddr_t)bigbuf + (off - bigoff) +
                                   chunksize / 2,
                                   bigbuf_arcbufs[2 * j + 1]->b_data,
                                   chunksize / 2);
                       }

                       if (i == 1) {
                               VERIFY(dmu_buf_hold(os, bigobj, off,
                                   FTAG, &dbt, DMU_READ_NO_PREFETCH) == 0);
                       }
                       if (i != 5) {
                               dmu_assign_arcbuf(bonus_db, off,
                                   bigbuf_arcbufs[j], tx);
                       } else {
                               dmu_assign_arcbuf(bonus_db, off,
                                   bigbuf_arcbufs[2 * j], tx);
                               dmu_assign_arcbuf(bonus_db,
                                   off + chunksize / 2,
                                   bigbuf_arcbufs[2 * j + 1], tx);
                       }
                       if (i == 1) {
                               dmu_buf_rele(dbt, FTAG);
                       }
               }
               dmu_tx_commit(tx);

               /*
                * Sanity check the stuff we just wrote.
                */
               {
                       void *packcheck = umem_alloc(packsize, UMEM_NOFAIL);
                       void *bigcheck = umem_alloc(bigsize, UMEM_NOFAIL);

                       VERIFY(0 == dmu_read(os, packobj, packoff,
                           packsize, packcheck, DMU_READ_PREFETCH));
                       VERIFY(0 == dmu_read(os, bigobj, bigoff,
                           bigsize, bigcheck, DMU_READ_PREFETCH));

                       ASSERT(bcmp(packbuf, packcheck, packsize) == 0);
                       ASSERT(bcmp(bigbuf, bigcheck, bigsize) == 0);

                       umem_free(packcheck, packsize);
                       umem_free(bigcheck, bigsize);
               }
               if (i == 2) {
                       txg_wait_open(dmu_objset_pool(os), 0);
               } else if (i == 3) {
                       txg_wait_synced(dmu_objset_pool(os), 0);
               }
       }

       dmu_buf_rele(bonus_db, FTAG);
       umem_free(packbuf, packsize);
       umem_free(bigbuf, bigsize);
       umem_free(bigbuf_arcbufs, 2 * s * sizeof (arc_buf_t *));
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_dmu_write_parallel(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_od_t od[1];
       uint64_t offset = (1ULL << (ztest_random(20) + 43)) +
           (ztest_random(ZTEST_RANGE_LOCKS) << SPA_MAXBLOCKSHIFT);

       /*
        * Have multiple threads write to large offsets in an object
        * to verify that parallel writes to an object -- even to the
        * same blocks within the object -- doesn't cause any trouble.
        */
       ztest_od_init(&od[0], ID_PARALLEL, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_FALSE) != 0)
               return;

       while (ztest_random(10) != 0)
               ztest_io(zd, od[0].od_object, offset);
}

void
ztest_dmu_prealloc(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_od_t od[1];
       uint64_t offset = (1ULL << (ztest_random(4) + SPA_MAXBLOCKSHIFT)) +
           (ztest_random(ZTEST_RANGE_LOCKS) << SPA_MAXBLOCKSHIFT);
       uint64_t count = ztest_random(20) + 1;
       uint64_t blocksize = ztest_random_blocksize();
       void *data;

       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, blocksize, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), !ztest_random(2)) != 0)
               return;

       if (ztest_truncate(zd, od[0].od_object, offset, count * blocksize) != 0)
               return;

       ztest_prealloc(zd, od[0].od_object, offset, count * blocksize);

       data = umem_zalloc(blocksize, UMEM_NOFAIL);

       while (ztest_random(count) != 0) {
               uint64_t randoff = offset + (ztest_random(count) * blocksize);
               if (ztest_write(zd, od[0].od_object, randoff, blocksize,
                   data) != 0)
                       break;
               while (ztest_random(4) != 0)
                       ztest_io(zd, od[0].od_object, randoff);
       }

       umem_free(data, blocksize);
}

/*
* Verify that zap_{create,destroy,add,remove,update} work as expected.
*/
#define ZTEST_ZAP_MIN_INTS      1
#define ZTEST_ZAP_MAX_INTS      4
#define ZTEST_ZAP_MAX_PROPS     1000

void
ztest_zap(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[1];
       uint64_t object;
       uint64_t txg, last_txg;
       uint64_t value[ZTEST_ZAP_MAX_INTS];
       uint64_t zl_ints, zl_intsize, prop;
       int i, ints;
       dmu_tx_t *tx;
       char propname[100], txgname[100];
       int error;
       char *hc[2] = { "s.acl.h", ".s.open.h.hyLZlg" };

       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_ZAP_OTHER, 0, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), !ztest_random(2)) != 0)
               return;

       object = od[0].od_object;

       /*
        * Generate a known hash collision, and verify that
        * we can lookup and remove both entries.
        */
       tx = dmu_tx_create(os);
       dmu_tx_hold_zap(tx, object, B_TRUE, NULL);
       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
       if (txg == 0)
               return;
       for (i = 0; i < 2; i++) {
               value[i] = i;
               VERIFY3U(0, ==, zap_add(os, object, hc[i], sizeof (uint64_t),
                   1, &value[i], tx));
       }
       for (i = 0; i < 2; i++) {
               VERIFY3U(EEXIST, ==, zap_add(os, object, hc[i],
                   sizeof (uint64_t), 1, &value[i], tx));
               VERIFY3U(0, ==,
                   zap_length(os, object, hc[i], &zl_intsize, &zl_ints));
               ASSERT3U(zl_intsize, ==, sizeof (uint64_t));
               ASSERT3U(zl_ints, ==, 1);
       }
       for (i = 0; i < 2; i++) {
               VERIFY3U(0, ==, zap_remove(os, object, hc[i], tx));
       }
       dmu_tx_commit(tx);

       /*
        * Generate a buch of random entries.
        */
       ints = MAX(ZTEST_ZAP_MIN_INTS, object % ZTEST_ZAP_MAX_INTS);

       prop = ztest_random(ZTEST_ZAP_MAX_PROPS);
       (void) sprintf(propname, "prop_%llu", (u_longlong_t)prop);
       (void) sprintf(txgname, "txg_%llu", (u_longlong_t)prop);
       bzero(value, sizeof (value));
       last_txg = 0;

       /*
        * If these zap entries already exist, validate their contents.
        */
       error = zap_length(os, object, txgname, &zl_intsize, &zl_ints);
       if (error == 0) {
               ASSERT3U(zl_intsize, ==, sizeof (uint64_t));
               ASSERT3U(zl_ints, ==, 1);

               VERIFY(zap_lookup(os, object, txgname, zl_intsize,
                   zl_ints, &last_txg) == 0);

               VERIFY(zap_length(os, object, propname, &zl_intsize,
                   &zl_ints) == 0);

               ASSERT3U(zl_intsize, ==, sizeof (uint64_t));
               ASSERT3U(zl_ints, ==, ints);

               VERIFY(zap_lookup(os, object, propname, zl_intsize,
                   zl_ints, value) == 0);

               for (i = 0; i < ints; i++) {
                       ASSERT3U(value[i], ==, last_txg + object + i);
               }
       } else {
               ASSERT3U(error, ==, ENOENT);
       }

       /*
        * Atomically update two entries in our zap object.
        * The first is named txg_%llu, and contains the txg
        * in which the property was last updated.  The second
        * is named prop_%llu, and the nth element of its value
        * should be txg + object + n.
        */
       tx = dmu_tx_create(os);
       dmu_tx_hold_zap(tx, object, B_TRUE, NULL);
       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
       if (txg == 0)
               return;

       if (last_txg > txg)
               fatal(0, "zap future leak: old %llu new %llu", last_txg, txg);

       for (i = 0; i < ints; i++)
               value[i] = txg + object + i;

       VERIFY3U(0, ==, zap_update(os, object, txgname, sizeof (uint64_t),
           1, &txg, tx));
       VERIFY3U(0, ==, zap_update(os, object, propname, sizeof (uint64_t),
           ints, value, tx));

       dmu_tx_commit(tx);

       /*
        * Remove a random pair of entries.
        */
       prop = ztest_random(ZTEST_ZAP_MAX_PROPS);
       (void) sprintf(propname, "prop_%llu", (u_longlong_t)prop);
       (void) sprintf(txgname, "txg_%llu", (u_longlong_t)prop);

       error = zap_length(os, object, txgname, &zl_intsize, &zl_ints);

       if (error == ENOENT)
               return;

       ASSERT0(error);

       tx = dmu_tx_create(os);
       dmu_tx_hold_zap(tx, object, B_TRUE, NULL);
       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
       if (txg == 0)
               return;
       VERIFY3U(0, ==, zap_remove(os, object, txgname, tx));
       VERIFY3U(0, ==, zap_remove(os, object, propname, tx));
       dmu_tx_commit(tx);
}

/*
* Testcase to test the upgrading of a microzap to fatzap.
*/
void
ztest_fzap(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[1];
       uint64_t object, txg;

       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_ZAP_OTHER, 0, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), !ztest_random(2)) != 0)
               return;

       object = od[0].od_object;

       /*
        * Add entries to this ZAP and make sure it spills over
        * and gets upgraded to a fatzap. Also, since we are adding
        * 2050 entries we should see ptrtbl growth and leaf-block split.
        */
       for (int i = 0; i < 2050; i++) {
               char name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
               uint64_t value = i;
               dmu_tx_t *tx;
               int error;

               (void) snprintf(name, sizeof (name), "fzap-%llu-%llu",
                   id, value);

               tx = dmu_tx_create(os);
               dmu_tx_hold_zap(tx, object, B_TRUE, name);
               txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
               if (txg == 0)
                       return;
               error = zap_add(os, object, name, sizeof (uint64_t), 1,
                   &value, tx);
               ASSERT(error == 0 || error == EEXIST);
               dmu_tx_commit(tx);
       }
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_zap_parallel(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[1];
       uint64_t txg, object, count, wsize, wc, zl_wsize, zl_wc;
       dmu_tx_t *tx;
       int i, namelen, error;
       int micro = ztest_random(2);
       char name[20], string_value[20];
       void *data;

       ztest_od_init(&od[0], ID_PARALLEL, FTAG, micro, DMU_OT_ZAP_OTHER, 0, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_FALSE) != 0)
               return;

       object = od[0].od_object;

       /*
        * Generate a random name of the form 'xxx.....' where each
        * x is a random printable character and the dots are dots.
        * There are 94 such characters, and the name length goes from
        * 6 to 20, so there are 94^3 * 15 = 12,458,760 possible names.
        */
       namelen = ztest_random(sizeof (name) - 5) + 5 + 1;

       for (i = 0; i < 3; i++)
               name[i] = '!' + ztest_random('~' - '!' + 1);
       for (; i < namelen - 1; i++)
               name[i] = '.';
       name[i] = '\0';

       if ((namelen & 1) || micro) {
               wsize = sizeof (txg);
               wc = 1;
               data = &txg;
       } else {
               wsize = 1;
               wc = namelen;
               data = string_value;
       }

       count = -1ULL;
       VERIFY0(zap_count(os, object, &count));
       ASSERT(count != -1ULL);

       /*
        * Select an operation: length, lookup, add, update, remove.
        */
       i = ztest_random(5);

       if (i >= 2) {
               tx = dmu_tx_create(os);
               dmu_tx_hold_zap(tx, object, B_TRUE, NULL);
               txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_MIGHTWAIT, FTAG);
               if (txg == 0)
                       return;
               bcopy(name, string_value, namelen);
       } else {
               tx = NULL;
               txg = 0;
               bzero(string_value, namelen);
       }

       switch (i) {

       case 0:
               error = zap_length(os, object, name, &zl_wsize, &zl_wc);
               if (error == 0) {
                       ASSERT3U(wsize, ==, zl_wsize);
                       ASSERT3U(wc, ==, zl_wc);
               } else {
                       ASSERT3U(error, ==, ENOENT);
               }
               break;

       case 1:
               error = zap_lookup(os, object, name, wsize, wc, data);
               if (error == 0) {
                       if (data == string_value &&
                           bcmp(name, data, namelen) != 0)
                               fatal(0, "name '%s' != val '%s' len %d",
                                   name, data, namelen);
               } else {
                       ASSERT3U(error, ==, ENOENT);
               }
               break;

       case 2:
               error = zap_add(os, object, name, wsize, wc, data, tx);
               ASSERT(error == 0 || error == EEXIST);
               break;

       case 3:
               VERIFY(zap_update(os, object, name, wsize, wc, data, tx) == 0);
               break;

       case 4:
               error = zap_remove(os, object, name, tx);
               ASSERT(error == 0 || error == ENOENT);
               break;
       }

       if (tx != NULL)
               dmu_tx_commit(tx);
}

/*
* Commit callback data.
*/
typedef struct ztest_cb_data {
       list_node_t             zcd_node;
       uint64_t                zcd_txg;
       int                     zcd_expected_err;
       boolean_t               zcd_added;
       boolean_t               zcd_called;
       spa_t                   *zcd_spa;
} ztest_cb_data_t;

/* This is the actual commit callback function */
static void
ztest_commit_callback(void *arg, int error)
{
       ztest_cb_data_t *data = arg;
       uint64_t synced_txg;

       VERIFY(data != NULL);
       VERIFY3S(data->zcd_expected_err, ==, error);
       VERIFY(!data->zcd_called);

       synced_txg = spa_last_synced_txg(data->zcd_spa);
       if (data->zcd_txg > synced_txg)
               fatal(0, "commit callback of txg %" PRIu64 " called prematurely"
                   ", last synced txg = %" PRIu64 "\n", data->zcd_txg,
                   synced_txg);

       data->zcd_called = B_TRUE;

       if (error == ECANCELED) {
               ASSERT0(data->zcd_txg);
               ASSERT(!data->zcd_added);

               /*
                * The private callback data should be destroyed here, but
                * since we are going to check the zcd_called field after
                * dmu_tx_abort(), we will destroy it there.
                */
               return;
       }

       /* Was this callback added to the global callback list? */
       if (!data->zcd_added)
               goto out;

       ASSERT3U(data->zcd_txg, !=, 0);

       /* Remove our callback from the list */
       (void) mutex_lock(&zcl.zcl_callbacks_lock);
       list_remove(&zcl.zcl_callbacks, data);
       (void) mutex_unlock(&zcl.zcl_callbacks_lock);

out:
       umem_free(data, sizeof (ztest_cb_data_t));
}

/* Allocate and initialize callback data structure */
static ztest_cb_data_t *
ztest_create_cb_data(objset_t *os, uint64_t txg)
{
       ztest_cb_data_t *cb_data;

       cb_data = umem_zalloc(sizeof (ztest_cb_data_t), UMEM_NOFAIL);

       cb_data->zcd_txg = txg;
       cb_data->zcd_spa = dmu_objset_spa(os);

       return (cb_data);
}

/*
* If a number of txgs equal to this threshold have been created after a commit
* callback has been registered but not called, then we assume there is an
* implementation bug.
*/
#define ZTEST_COMMIT_CALLBACK_THRESH    (TXG_CONCURRENT_STATES + 2)

/*
* Commit callback test.
*/
void
ztest_dmu_commit_callbacks(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[1];
       dmu_tx_t *tx;
       ztest_cb_data_t *cb_data[3], *tmp_cb;
       uint64_t old_txg, txg;
       int i, error;

       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_FALSE) != 0)
               return;

       tx = dmu_tx_create(os);

       cb_data[0] = ztest_create_cb_data(os, 0);
       dmu_tx_callback_register(tx, ztest_commit_callback, cb_data[0]);

       dmu_tx_hold_write(tx, od[0].od_object, 0, sizeof (uint64_t));

       /* Every once in a while, abort the transaction on purpose */
       if (ztest_random(100) == 0)
               error = -1;

       if (!error)
               error = dmu_tx_assign(tx, TXG_NOWAIT);

       txg = error ? 0 : dmu_tx_get_txg(tx);

       cb_data[0]->zcd_txg = txg;
       cb_data[1] = ztest_create_cb_data(os, txg);
       dmu_tx_callback_register(tx, ztest_commit_callback, cb_data[1]);

       if (error) {
               /*
                * It's not a strict requirement to call the registered
                * callbacks from inside dmu_tx_abort(), but that's what
                * it's supposed to happen in the current implementation
                * so we will check for that.
                */
               for (i = 0; i < 2; i++) {
                       cb_data[i]->zcd_expected_err = ECANCELED;
                       VERIFY(!cb_data[i]->zcd_called);
               }

               dmu_tx_abort(tx);

               for (i = 0; i < 2; i++) {
                       VERIFY(cb_data[i]->zcd_called);
                       umem_free(cb_data[i], sizeof (ztest_cb_data_t));
               }

               return;
       }

       cb_data[2] = ztest_create_cb_data(os, txg);
       dmu_tx_callback_register(tx, ztest_commit_callback, cb_data[2]);

       /*
        * Read existing data to make sure there isn't a future leak.
        */
       VERIFY(0 == dmu_read(os, od[0].od_object, 0, sizeof (uint64_t),
           &old_txg, DMU_READ_PREFETCH));

       if (old_txg > txg)
               fatal(0, "future leak: got %" PRIu64 ", open txg is %" PRIu64,
                   old_txg, txg);

       dmu_write(os, od[0].od_object, 0, sizeof (uint64_t), &txg, tx);

       (void) mutex_lock(&zcl.zcl_callbacks_lock);

       /*
        * Since commit callbacks don't have any ordering requirement and since
        * it is theoretically possible for a commit callback to be called
        * after an arbitrary amount of time has elapsed since its txg has been
        * synced, it is difficult to reliably determine whether a commit
        * callback hasn't been called due to high load or due to a flawed
        * implementation.
        *
        * In practice, we will assume that if after a certain number of txgs a
        * commit callback hasn't been called, then most likely there's an
        * implementation bug..
        */
       tmp_cb = list_head(&zcl.zcl_callbacks);
       if (tmp_cb != NULL &&
           (txg - ZTEST_COMMIT_CALLBACK_THRESH) > tmp_cb->zcd_txg) {
               fatal(0, "Commit callback threshold exceeded, oldest txg: %"
                   PRIu64 ", open txg: %" PRIu64 "\n", tmp_cb->zcd_txg, txg);
       }

       /*
        * Let's find the place to insert our callbacks.
        *
        * Even though the list is ordered by txg, it is possible for the
        * insertion point to not be the end because our txg may already be
        * quiescing at this point and other callbacks in the open txg
        * (from other objsets) may have sneaked in.
        */
       tmp_cb = list_tail(&zcl.zcl_callbacks);
       while (tmp_cb != NULL && tmp_cb->zcd_txg > txg)
               tmp_cb = list_prev(&zcl.zcl_callbacks, tmp_cb);

       /* Add the 3 callbacks to the list */
       for (i = 0; i < 3; i++) {
               if (tmp_cb == NULL)
                       list_insert_head(&zcl.zcl_callbacks, cb_data[i]);
               else
                       list_insert_after(&zcl.zcl_callbacks, tmp_cb,
                           cb_data[i]);

               cb_data[i]->zcd_added = B_TRUE;
               VERIFY(!cb_data[i]->zcd_called);

               tmp_cb = cb_data[i];
       }

       (void) mutex_unlock(&zcl.zcl_callbacks_lock);

       dmu_tx_commit(tx);
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_dsl_prop_get_set(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       zfs_prop_t proplist[] = {
               ZFS_PROP_CHECKSUM,
               ZFS_PROP_COMPRESSION,
               ZFS_PROP_COPIES,
               ZFS_PROP_DEDUP
       };

       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       for (int p = 0; p < sizeof (proplist) / sizeof (proplist[0]); p++)
               (void) ztest_dsl_prop_set_uint64(zd->zd_name, proplist[p],
                   ztest_random_dsl_prop(proplist[p]), (int)ztest_random(2));

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/* ARGSUSED */
void
ztest_spa_prop_get_set(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       nvlist_t *props = NULL;

       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       (void) ztest_spa_prop_set_uint64(ZPOOL_PROP_DEDUPDITTO,
           ZIO_DEDUPDITTO_MIN + ztest_random(ZIO_DEDUPDITTO_MIN));

       VERIFY0(spa_prop_get(ztest_spa, &props));

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6)
               dump_nvlist(props, 4);

       nvlist_free(props);

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

static int
user_release_one(const char *snapname, const char *holdname)
{
       nvlist_t *snaps, *holds;
       int error;

       snaps = fnvlist_alloc();
       holds = fnvlist_alloc();
       fnvlist_add_boolean(holds, holdname);
       fnvlist_add_nvlist(snaps, snapname, holds);
       fnvlist_free(holds);
       error = dsl_dataset_user_release(snaps, NULL);
       fnvlist_free(snaps);
       return (error);
}

/*
* Test snapshot hold/release and deferred destroy.
*/
void
ztest_dmu_snapshot_hold(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       int error;
       objset_t *os = zd->zd_os;
       objset_t *origin;
       char snapname[100];
       char fullname[100];
       char clonename[100];
       char tag[100];
       char osname[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       nvlist_t *holds;

       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       dmu_objset_name(os, osname);

       (void) snprintf(snapname, sizeof (snapname), "sh1_%llu", id);
       (void) snprintf(fullname, sizeof (fullname), "%s@%s", osname, snapname);
       (void) snprintf(clonename, sizeof (clonename),
           "%s/ch1_%llu", osname, id);
       (void) snprintf(tag, sizeof (tag), "tag_%llu", id);

       /*
        * Clean up from any previous run.
        */
       error = dsl_destroy_head(clonename);
       if (error != ENOENT)
               ASSERT0(error);
       error = user_release_one(fullname, tag);
       if (error != ESRCH && error != ENOENT)
               ASSERT0(error);
       error = dsl_destroy_snapshot(fullname, B_FALSE);
       if (error != ENOENT)
               ASSERT0(error);

       /*
        * Create snapshot, clone it, mark snap for deferred destroy,
        * destroy clone, verify snap was also destroyed.
        */
       error = dmu_objset_snapshot_one(osname, snapname);
       if (error) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc("dmu_objset_snapshot");
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_objset_snapshot(%s) = %d", fullname, error);
       }

       error = dmu_objset_clone(clonename, fullname);
       if (error) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc("dmu_objset_clone");
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_objset_clone(%s) = %d", clonename, error);
       }

       error = dsl_destroy_snapshot(fullname, B_TRUE);
       if (error) {
               fatal(0, "dsl_destroy_snapshot(%s, B_TRUE) = %d",
                   fullname, error);
       }

       error = dsl_destroy_head(clonename);
       if (error)
               fatal(0, "dsl_destroy_head(%s) = %d", clonename, error);

       error = dmu_objset_hold(fullname, FTAG, &origin);
       if (error != ENOENT)
               fatal(0, "dmu_objset_hold(%s) = %d", fullname, error);

       /*
        * Create snapshot, add temporary hold, verify that we can't
        * destroy a held snapshot, mark for deferred destroy,
        * release hold, verify snapshot was destroyed.
        */
       error = dmu_objset_snapshot_one(osname, snapname);
       if (error) {
               if (error == ENOSPC) {
                       ztest_record_enospc("dmu_objset_snapshot");
                       goto out;
               }
               fatal(0, "dmu_objset_snapshot(%s) = %d", fullname, error);
       }

       holds = fnvlist_alloc();
       fnvlist_add_string(holds, fullname, tag);
       error = dsl_dataset_user_hold(holds, 0, NULL);
       fnvlist_free(holds);

       if (error == ENOSPC) {
               ztest_record_enospc("dsl_dataset_user_hold");
               goto out;
       } else if (error) {
               fatal(0, "dsl_dataset_user_hold(%s, %s) = %u",
                   fullname, tag, error);
       }

       error = dsl_destroy_snapshot(fullname, B_FALSE);
       if (error != EBUSY) {
               fatal(0, "dsl_destroy_snapshot(%s, B_FALSE) = %d",
                   fullname, error);
       }

       error = dsl_destroy_snapshot(fullname, B_TRUE);
       if (error) {
               fatal(0, "dsl_destroy_snapshot(%s, B_TRUE) = %d",
                   fullname, error);
       }

       error = user_release_one(fullname, tag);
       if (error)
               fatal(0, "user_release_one(%s, %s) = %d", fullname, tag, error);

       VERIFY3U(dmu_objset_hold(fullname, FTAG, &origin), ==, ENOENT);

out:
       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/*
* Inject random faults into the on-disk data.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_fault_inject(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       int fd;
       uint64_t offset;
       uint64_t leaves;
       uint64_t bad = 0x1990c0ffeedecadeULL;
       uint64_t top, leaf;
       char path0[MAXPATHLEN];
       char pathrand[MAXPATHLEN];
       size_t fsize;
       int bshift = SPA_MAXBLOCKSHIFT + 2;
       int iters = 1000;
       int maxfaults;
       int mirror_save;
       vdev_t *vd0 = NULL;
       uint64_t guid0 = 0;
       boolean_t islog = B_FALSE;

       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);
       maxfaults = MAXFAULTS();
       leaves = MAX(zs->zs_mirrors, 1) * ztest_opts.zo_raidz;
       mirror_save = zs->zs_mirrors;
       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);

       ASSERT(leaves >= 1);

       /*
        * Grab the name lock as reader. There are some operations
        * which don't like to have their vdevs changed while
        * they are in progress (i.e. spa_change_guid). Those
        * operations will have grabbed the name lock as writer.
        */
       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       /*
        * We need SCL_STATE here because we're going to look at vd0->vdev_tsd.
        */
       spa_config_enter(spa, SCL_STATE, FTAG, RW_READER);

       if (ztest_random(2) == 0) {
               /*
                * Inject errors on a normal data device or slog device.
                */
               top = ztest_random_vdev_top(spa, B_TRUE);
               leaf = ztest_random(leaves) + zs->zs_splits;

               /*
                * Generate paths to the first leaf in this top-level vdev,
                * and to the random leaf we selected.  We'll induce transient
                * write failures and random online/offline activity on leaf 0,
                * and we'll write random garbage to the randomly chosen leaf.
                */
               (void) snprintf(path0, sizeof (path0), ztest_dev_template,
                   ztest_opts.zo_dir, ztest_opts.zo_pool,
                   top * leaves + zs->zs_splits);
               (void) snprintf(pathrand, sizeof (pathrand), ztest_dev_template,
                   ztest_opts.zo_dir, ztest_opts.zo_pool,
                   top * leaves + leaf);

               vd0 = vdev_lookup_by_path(spa->spa_root_vdev, path0);
               if (vd0 != NULL && vd0->vdev_top->vdev_islog)
                       islog = B_TRUE;

               /*
                * If the top-level vdev needs to be resilvered
                * then we only allow faults on the device that is
                * resilvering.
                */
               if (vd0 != NULL && maxfaults != 1 &&
                   (!vdev_resilver_needed(vd0->vdev_top, NULL, NULL) ||
                   vd0->vdev_resilver_txg != 0)) {
                       /*
                        * Make vd0 explicitly claim to be unreadable,
                        * or unwriteable, or reach behind its back
                        * and close the underlying fd.  We can do this if
                        * maxfaults == 0 because we'll fail and reexecute,
                        * and we can do it if maxfaults >= 2 because we'll
                        * have enough redundancy.  If maxfaults == 1, the
                        * combination of this with injection of random data
                        * corruption below exceeds the pool's fault tolerance.
                        */
                       vdev_file_t *vf = vd0->vdev_tsd;

                       if (vf != NULL && ztest_random(3) == 0) {
                               (void) close(vf->vf_vnode->v_fd);
                               vf->vf_vnode->v_fd = -1;
                       } else if (ztest_random(2) == 0) {
                               vd0->vdev_cant_read = B_TRUE;
                       } else {
                               vd0->vdev_cant_write = B_TRUE;
                       }
                       guid0 = vd0->vdev_guid;
               }
       } else {
               /*
                * Inject errors on an l2cache device.
                */
               spa_aux_vdev_t *sav = &spa->spa_l2cache;

               if (sav->sav_count == 0) {
                       spa_config_exit(spa, SCL_STATE, FTAG);
                       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
                       return;
               }
               vd0 = sav->sav_vdevs[ztest_random(sav->sav_count)];
               guid0 = vd0->vdev_guid;
               (void) strcpy(path0, vd0->vdev_path);
               (void) strcpy(pathrand, vd0->vdev_path);

               leaf = 0;
               leaves = 1;
               maxfaults = INT_MAX;    /* no limit on cache devices */
       }

       spa_config_exit(spa, SCL_STATE, FTAG);
       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);

       /*
        * If we can tolerate two or more faults, or we're dealing
        * with a slog, randomly online/offline vd0.
        */
       if ((maxfaults >= 2 || islog) && guid0 != 0) {
               if (ztest_random(10) < 6) {
                       int flags = (ztest_random(2) == 0 ?
                           ZFS_OFFLINE_TEMPORARY : 0);

                       /*
                        * We have to grab the zs_name_lock as writer to
                        * prevent a race between offlining a slog and
                        * destroying a dataset. Offlining the slog will
                        * grab a reference on the dataset which may cause
                        * dmu_objset_destroy() to fail with EBUSY thus
                        * leaving the dataset in an inconsistent state.
                        */
                       if (islog)
                               (void) rw_wrlock(&ztest_name_lock);

                       VERIFY(vdev_offline(spa, guid0, flags) != EBUSY);

                       if (islog)
                               (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
               } else {
                       /*
                        * Ideally we would like to be able to randomly
                        * call vdev_[on|off]line without holding locks
                        * to force unpredictable failures but the side
                        * effects of vdev_[on|off]line prevent us from
                        * doing so. We grab the ztest_vdev_lock here to
                        * prevent a race between injection testing and
                        * aux_vdev removal.
                        */
                       VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);
                       (void) vdev_online(spa, guid0, 0, NULL);
                       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               }
       }

       if (maxfaults == 0)
               return;

       /*
        * We have at least single-fault tolerance, so inject data corruption.
        */
       fd = open(pathrand, O_RDWR);

       if (fd == -1)   /* we hit a gap in the device namespace */
               return;

       fsize = lseek(fd, 0, SEEK_END);

       while (--iters != 0) {
               /*
                * The offset must be chosen carefully to ensure that
                * we do not inject a given logical block with errors
                * on two different leaf devices, because ZFS can not
                * tolerate that (if maxfaults==1).
                *
                * We divide each leaf into chunks of size
                * (# leaves * SPA_MAXBLOCKSIZE * 4).  Within each chunk
                * there is a series of ranges to which we can inject errors.
                * Each range can accept errors on only a single leaf vdev.
                * The error injection ranges are separated by ranges
                * which we will not inject errors on any device (DMZs).
                * Each DMZ must be large enough such that a single block
                * can not straddle it, so that a single block can not be
                * a target in two different injection ranges (on different
                * leaf vdevs).
                *
                * For example, with 3 leaves, each chunk looks like:
                *    0 to  32M: injection range for leaf 0
                *  32M to  64M: DMZ - no injection allowed
                *  64M to  96M: injection range for leaf 1
                *  96M to 128M: DMZ - no injection allowed
                * 128M to 160M: injection range for leaf 2
                * 160M to 192M: DMZ - no injection allowed
                */
               offset = ztest_random(fsize / (leaves << bshift)) *
                   (leaves << bshift) + (leaf << bshift) +
                   (ztest_random(1ULL << (bshift - 1)) & -8ULL);

               /*
                * Only allow damage to the labels at one end of the vdev.
                *
                * If all labels are damaged, the device will be totally
                * inaccessible, which will result in loss of data,
                * because we also damage (parts of) the other side of
                * the mirror/raidz.
                *
                * Additionally, we will always have both an even and an
                * odd label, so that we can handle crashes in the
                * middle of vdev_config_sync().
                */
               if ((leaf & 1) == 0 && offset < VDEV_LABEL_START_SIZE)
                       continue;

               /*
                * The two end labels are stored at the "end" of the disk, but
                * the end of the disk (vdev_psize) is aligned to
                * sizeof (vdev_label_t).
                */
               uint64_t psize = P2ALIGN(fsize, sizeof (vdev_label_t));
               if ((leaf & 1) == 1 &&
                   offset + sizeof (bad) > psize - VDEV_LABEL_END_SIZE)
                       continue;

               VERIFY(mutex_lock(&ztest_vdev_lock) == 0);
               if (mirror_save != zs->zs_mirrors) {
                       VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);
                       (void) close(fd);
                       return;
               }

               if (pwrite(fd, &bad, sizeof (bad), offset) != sizeof (bad))
                       fatal(1, "can't inject bad word at 0x%llx in %s",
                           offset, pathrand);

               VERIFY(mutex_unlock(&ztest_vdev_lock) == 0);

               if (ztest_opts.zo_verbose >= 7)
                       (void) printf("injected bad word into %s,"
                           " offset 0x%llx\n", pathrand, (u_longlong_t)offset);
       }

       (void) close(fd);
}

/*
* Verify that DDT repair works as expected.
*/
void
ztest_ddt_repair(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       objset_t *os = zd->zd_os;
       ztest_od_t od[1];
       uint64_t object, blocksize, txg, pattern, psize;
       enum zio_checksum checksum = spa_dedup_checksum(spa);
       dmu_buf_t *db;
       dmu_tx_t *tx;
       void *buf;
       blkptr_t blk;
       int copies = 2 * ZIO_DEDUPDITTO_MIN;

       blocksize = ztest_random_blocksize();
       blocksize = MIN(blocksize, 2048);       /* because we write so many */

       ztest_od_init(&od[0], id, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, blocksize, 0);

       if (ztest_object_init(zd, od, sizeof (od), B_FALSE) != 0)
               return;

       /*
        * Take the name lock as writer to prevent anyone else from changing
        * the pool and dataset properies we need to maintain during this test.
        */
       (void) rw_wrlock(&ztest_name_lock);

       if (ztest_dsl_prop_set_uint64(zd->zd_name, ZFS_PROP_DEDUP, checksum,
           B_FALSE) != 0 ||
           ztest_dsl_prop_set_uint64(zd->zd_name, ZFS_PROP_COPIES, 1,
           B_FALSE) != 0) {
               (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
               return;
       }

       dmu_objset_stats_t dds;
       dsl_pool_config_enter(dmu_objset_pool(os), FTAG);
       dmu_objset_fast_stat(os, &dds);
       dsl_pool_config_exit(dmu_objset_pool(os), FTAG);

       object = od[0].od_object;
       blocksize = od[0].od_blocksize;
       pattern = zs->zs_guid ^ dds.dds_guid;

       ASSERT(object != 0);

       tx = dmu_tx_create(os);
       dmu_tx_hold_write(tx, object, 0, copies * blocksize);
       txg = ztest_tx_assign(tx, TXG_WAIT, FTAG);
       if (txg == 0) {
               (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
               return;
       }

       /*
        * Write all the copies of our block.
        */
       for (int i = 0; i < copies; i++) {
               uint64_t offset = i * blocksize;
               int error = dmu_buf_hold(os, object, offset, FTAG, &db,
                   DMU_READ_NO_PREFETCH);
               if (error != 0) {
                       fatal(B_FALSE, "dmu_buf_hold(%p, %llu, %llu) = %u",
                           os, (long long)object, (long long) offset, error);
               }
               ASSERT(db->db_offset == offset);
               ASSERT(db->db_size == blocksize);
               ASSERT(ztest_pattern_match(db->db_data, db->db_size, pattern) ||
                   ztest_pattern_match(db->db_data, db->db_size, 0ULL));
               dmu_buf_will_fill(db, tx);
               ztest_pattern_set(db->db_data, db->db_size, pattern);
               dmu_buf_rele(db, FTAG);
       }

       dmu_tx_commit(tx);
       txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), txg);

       /*
        * Find out what block we got.
        */
       VERIFY0(dmu_buf_hold(os, object, 0, FTAG, &db,
           DMU_READ_NO_PREFETCH));
       blk = *((dmu_buf_impl_t *)db)->db_blkptr;
       dmu_buf_rele(db, FTAG);

       /*
        * Damage the block.  Dedup-ditto will save us when we read it later.
        */
       psize = BP_GET_PSIZE(&blk);
       buf = zio_buf_alloc(psize);
       ztest_pattern_set(buf, psize, ~pattern);

       (void) zio_wait(zio_rewrite(NULL, spa, 0, &blk,
           buf, psize, NULL, NULL, ZIO_PRIORITY_SYNC_WRITE,
           ZIO_FLAG_CANFAIL | ZIO_FLAG_INDUCE_DAMAGE, NULL));

       zio_buf_free(buf, psize);

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/*
* Scrub the pool.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_scrub(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       spa_t *spa = ztest_spa;

       (void) spa_scan(spa, POOL_SCAN_SCRUB);
       (void) poll(NULL, 0, 100); /* wait a moment, then force a restart */
       (void) spa_scan(spa, POOL_SCAN_SCRUB);
}

/*
* Change the guid for the pool.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_reguid(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       spa_t *spa = ztest_spa;
       uint64_t orig, load;
       int error;

       orig = spa_guid(spa);
       load = spa_load_guid(spa);

       (void) rw_wrlock(&ztest_name_lock);
       error = spa_change_guid(spa);
       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);

       if (error != 0)
               return;

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 4) {
               (void) printf("Changed guid old %llu -> %llu\n",
                   (u_longlong_t)orig, (u_longlong_t)spa_guid(spa));
       }

       VERIFY3U(orig, !=, spa_guid(spa));
       VERIFY3U(load, ==, spa_load_guid(spa));
}

/*
* Rename the pool to a different name and then rename it back.
*/
/* ARGSUSED */
void
ztest_spa_rename(ztest_ds_t *zd, uint64_t id)
{
       char *oldname, *newname;
       spa_t *spa;

       (void) rw_wrlock(&ztest_name_lock);

       oldname = ztest_opts.zo_pool;
       newname = umem_alloc(strlen(oldname) + 5, UMEM_NOFAIL);
       (void) strcpy(newname, oldname);
       (void) strcat(newname, "_tmp");

       /*
        * Do the rename
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_rename(oldname, newname));

       /*
        * Try to open it under the old name, which shouldn't exist
        */
       VERIFY3U(ENOENT, ==, spa_open(oldname, &spa, FTAG));

       /*
        * Open it under the new name and make sure it's still the same spa_t.
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(newname, &spa, FTAG));

       ASSERT(spa == ztest_spa);
       spa_close(spa, FTAG);

       /*
        * Rename it back to the original
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_rename(newname, oldname));

       /*
        * Make sure it can still be opened
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(oldname, &spa, FTAG));

       ASSERT(spa == ztest_spa);
       spa_close(spa, FTAG);

       umem_free(newname, strlen(newname) + 1);

       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
}

/*
* Verify pool integrity by running zdb.
*/
static void
ztest_run_zdb(char *pool)
{
       int status;
       char zdb[MAXPATHLEN + MAXNAMELEN + 20];
       char zbuf[1024];
       char *bin;
       char *ztest;
       char *isa;
       int isalen;
       FILE *fp;

       strlcpy(zdb, "/usr/bin/ztest", sizeof(zdb));

       /* zdb lives in /usr/sbin, while ztest lives in /usr/bin */
       bin = strstr(zdb, "/usr/bin/");
       ztest = strstr(bin, "/ztest");
       isa = bin + 8;
       isalen = ztest - isa;
       isa = strdup(isa);
       /* LINTED */
       (void) sprintf(bin,
           "/usr/sbin%.*s/zdb -bcc%s%s -d -U %s %s",
           isalen,
           isa,
           ztest_opts.zo_verbose >= 3 ? "s" : "",
           ztest_opts.zo_verbose >= 4 ? "v" : "",
           spa_config_path,
           pool);
       free(isa);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 5)
               (void) printf("Executing %s\n", strstr(zdb, "zdb "));

       fp = popen(zdb, "r");
       assert(fp != NULL);

       while (fgets(zbuf, sizeof (zbuf), fp) != NULL)
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 3)
                       (void) printf("%s", zbuf);

       status = pclose(fp);

       if (status == 0)
               return;

       ztest_dump_core = 0;
       if (WIFEXITED(status))
               fatal(0, "'%s' exit code %d", zdb, WEXITSTATUS(status));
       else
               fatal(0, "'%s' died with signal %d", zdb, WTERMSIG(status));
}

static void
ztest_walk_pool_directory(char *header)
{
       spa_t *spa = NULL;

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6)
               (void) printf("%s\n", header);

       mutex_enter(&spa_namespace_lock);
       while ((spa = spa_next(spa)) != NULL)
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 6)
                       (void) printf("\t%s\n", spa_name(spa));
       mutex_exit(&spa_namespace_lock);
}

static void
ztest_spa_import_export(char *oldname, char *newname)
{
       nvlist_t *config, *newconfig;
       uint64_t pool_guid;
       spa_t *spa;
       int error;

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 4) {
               (void) printf("import/export: old = %s, new = %s\n",
                   oldname, newname);
       }

       /*
        * Clean up from previous runs.
        */
       (void) spa_destroy(newname);

       /*
        * Get the pool's configuration and guid.
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(oldname, &spa, FTAG));

       /*
        * Kick off a scrub to tickle scrub/export races.
        */
       if (ztest_random(2) == 0)
               (void) spa_scan(spa, POOL_SCAN_SCRUB);

       pool_guid = spa_guid(spa);
       spa_close(spa, FTAG);

       ztest_walk_pool_directory("pools before export");

       /*
        * Export it.
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_export(oldname, &config, B_FALSE, B_FALSE));

       ztest_walk_pool_directory("pools after export");

       /*
        * Try to import it.
        */
       newconfig = spa_tryimport(config);
       ASSERT(newconfig != NULL);
       nvlist_free(newconfig);

       /*
        * Import it under the new name.
        */
       error = spa_import(newname, config, NULL, 0);
       if (error != 0) {
               dump_nvlist(config, 0);
               fatal(B_FALSE, "couldn't import pool %s as %s: error %u",
                   oldname, newname, error);
       }

       ztest_walk_pool_directory("pools after import");

       /*
        * Try to import it again -- should fail with EEXIST.
        */
       VERIFY3U(EEXIST, ==, spa_import(newname, config, NULL, 0));

       /*
        * Try to import it under a different name -- should fail with EEXIST.
        */
       VERIFY3U(EEXIST, ==, spa_import(oldname, config, NULL, 0));

       /*
        * Verify that the pool is no longer visible under the old name.
        */
       VERIFY3U(ENOENT, ==, spa_open(oldname, &spa, FTAG));

       /*
        * Verify that we can open and close the pool using the new name.
        */
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(newname, &spa, FTAG));
       ASSERT(pool_guid == spa_guid(spa));
       spa_close(spa, FTAG);

       nvlist_free(config);
}

static void
ztest_resume(spa_t *spa)
{
       if (spa_suspended(spa) && ztest_opts.zo_verbose >= 6)
               (void) printf("resuming from suspended state\n");
       spa_vdev_state_enter(spa, SCL_NONE);
       vdev_clear(spa, NULL);
       (void) spa_vdev_state_exit(spa, NULL, 0);
       (void) zio_resume(spa);
}

static void *
ztest_resume_thread(void *arg)
{
       spa_t *spa = arg;

       while (!ztest_exiting) {
               if (spa_suspended(spa))
                       ztest_resume(spa);
               (void) poll(NULL, 0, 100);

               /*
                * Periodically change the zfs_compressed_arc_enabled setting.
                */
               if (ztest_random(10) == 0)
                       zfs_compressed_arc_enabled = ztest_random(2);
       }
       return (NULL);
}

static void *
ztest_deadman_thread(void *arg)
{
       ztest_shared_t *zs = arg;
       spa_t *spa = ztest_spa;
       hrtime_t delta, total = 0;

       for (;;) {
               delta = zs->zs_thread_stop - zs->zs_thread_start +
                   MSEC2NSEC(zfs_deadman_synctime_ms);

               (void) poll(NULL, 0, (int)NSEC2MSEC(delta));

               /*
                * If the pool is suspended then fail immediately. Otherwise,
                * check to see if the pool is making any progress. If
                * vdev_deadman() discovers that there hasn't been any recent
                * I/Os then it will end up aborting the tests.
                */
               if (spa_suspended(spa) || spa->spa_root_vdev == NULL) {
                       fatal(0, "aborting test after %llu seconds because "
                           "pool has transitioned to a suspended state.",
                           zfs_deadman_synctime_ms / 1000);
                       return (NULL);
               }
               vdev_deadman(spa->spa_root_vdev);

               total += zfs_deadman_synctime_ms/1000;
               (void) printf("ztest has been running for %lld seconds\n",
                   total);
       }
}

static void
ztest_execute(int test, ztest_info_t *zi, uint64_t id)
{
       ztest_ds_t *zd = &ztest_ds[id % ztest_opts.zo_datasets];
       ztest_shared_callstate_t *zc = ZTEST_GET_SHARED_CALLSTATE(test);
       hrtime_t functime = gethrtime();

       for (int i = 0; i < zi->zi_iters; i++)
               zi->zi_func(zd, id);

       functime = gethrtime() - functime;

       atomic_add_64(&zc->zc_count, 1);
       atomic_add_64(&zc->zc_time, functime);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 4) {
               Dl_info dli;
               (void) dladdr((void *)zi->zi_func, &dli);
               (void) printf("%6.2f sec in %s\n",
                   (double)functime / NANOSEC, dli.dli_sname);
       }
}

static void *
ztest_thread(void *arg)
{
       int rand;
       uint64_t id = (uintptr_t)arg;
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;
       uint64_t call_next;
       hrtime_t now;
       ztest_info_t *zi;
       ztest_shared_callstate_t *zc;

       while ((now = gethrtime()) < zs->zs_thread_stop) {
               /*
                * See if it's time to force a crash.
                */
               if (now > zs->zs_thread_kill)
                       ztest_kill(zs);

               /*
                * If we're getting ENOSPC with some regularity, stop.
                */
               if (zs->zs_enospc_count > 10)
                       break;

               /*
                * Pick a random function to execute.
                */
               rand = ztest_random(ZTEST_FUNCS);
               zi = &ztest_info[rand];
               zc = ZTEST_GET_SHARED_CALLSTATE(rand);
               call_next = zc->zc_next;

               if (now >= call_next &&
                   atomic_cas_64(&zc->zc_next, call_next, call_next +
                   ztest_random(2 * zi->zi_interval[0] + 1)) == call_next) {
                       ztest_execute(rand, zi, id);
               }
       }

       return (NULL);
}

static void
ztest_dataset_name(char *dsname, char *pool, int d)
{
       (void) snprintf(dsname, ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN, "%s/ds_%d", pool, d);
}

static void
ztest_dataset_destroy(int d)
{
       char name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];

       ztest_dataset_name(name, ztest_opts.zo_pool, d);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 3)
               (void) printf("Destroying %s to free up space\n", name);

       /*
        * Cleanup any non-standard clones and snapshots.  In general,
        * ztest thread t operates on dataset (t % zopt_datasets),
        * so there may be more than one thing to clean up.
        */
       for (int t = d; t < ztest_opts.zo_threads;
           t += ztest_opts.zo_datasets) {
               ztest_dsl_dataset_cleanup(name, t);
       }

       (void) dmu_objset_find(name, ztest_objset_destroy_cb, NULL,
           DS_FIND_SNAPSHOTS | DS_FIND_CHILDREN);
}

static void
ztest_dataset_dirobj_verify(ztest_ds_t *zd)
{
       uint64_t usedobjs, dirobjs, scratch;

       /*
        * ZTEST_DIROBJ is the object directory for the entire dataset.
        * Therefore, the number of objects in use should equal the
        * number of ZTEST_DIROBJ entries, +1 for ZTEST_DIROBJ itself.
        * If not, we have an object leak.
        *
        * Note that we can only check this in ztest_dataset_open(),
        * when the open-context and syncing-context values agree.
        * That's because zap_count() returns the open-context value,
        * while dmu_objset_space() returns the rootbp fill count.
        */
       VERIFY3U(0, ==, zap_count(zd->zd_os, ZTEST_DIROBJ, &dirobjs));
       dmu_objset_space(zd->zd_os, &scratch, &scratch, &usedobjs, &scratch);
       ASSERT3U(dirobjs + 1, ==, usedobjs);
}

static int
ztest_dataset_open(int d)
{
       ztest_ds_t *zd = &ztest_ds[d];
       uint64_t committed_seq = ZTEST_GET_SHARED_DS(d)->zd_seq;
       objset_t *os;
       zilog_t *zilog;
       char name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
       int error;

       ztest_dataset_name(name, ztest_opts.zo_pool, d);

       (void) rw_rdlock(&ztest_name_lock);

       error = ztest_dataset_create(name);
       if (error == ENOSPC) {
               (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);
               ztest_record_enospc(FTAG);
               return (error);
       }
       ASSERT(error == 0 || error == EEXIST);

       VERIFY0(dmu_objset_own(name, DMU_OST_OTHER, B_FALSE, zd, &os));
       (void) rw_unlock(&ztest_name_lock);

       ztest_zd_init(zd, ZTEST_GET_SHARED_DS(d), os);

       zilog = zd->zd_zilog;

       if (zilog->zl_header->zh_claim_lr_seq != 0 &&
           zilog->zl_header->zh_claim_lr_seq < committed_seq)
               fatal(0, "missing log records: claimed %llu < committed %llu",
                   zilog->zl_header->zh_claim_lr_seq, committed_seq);

       ztest_dataset_dirobj_verify(zd);

       zil_replay(os, zd, ztest_replay_vector);

       ztest_dataset_dirobj_verify(zd);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 6)
               (void) printf("%s replay %llu blocks, %llu records, seq %llu\n",
                   zd->zd_name,
                   (u_longlong_t)zilog->zl_parse_blk_count,
                   (u_longlong_t)zilog->zl_parse_lr_count,
                   (u_longlong_t)zilog->zl_replaying_seq);

       zilog = zil_open(os, ztest_get_data);

       if (zilog->zl_replaying_seq != 0 &&
           zilog->zl_replaying_seq < committed_seq)
               fatal(0, "missing log records: replayed %llu < committed %llu",
                   zilog->zl_replaying_seq, committed_seq);

       return (0);
}

static void
ztest_dataset_close(int d)
{
       ztest_ds_t *zd = &ztest_ds[d];

       zil_close(zd->zd_zilog);
       dmu_objset_disown(zd->zd_os, zd);

       ztest_zd_fini(zd);
}

/*
* Kick off threads to run tests on all datasets in parallel.
*/
static void
ztest_run(ztest_shared_t *zs)
{
       thread_t *tid;
       spa_t *spa;
       objset_t *os;
       thread_t resume_tid;
       int error;

       ztest_exiting = B_FALSE;

       /*
        * Initialize parent/child shared state.
        */
       VERIFY(_mutex_init(&ztest_vdev_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);
       VERIFY(rwlock_init(&ztest_name_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);

       zs->zs_thread_start = gethrtime();
       zs->zs_thread_stop =
           zs->zs_thread_start + ztest_opts.zo_passtime * NANOSEC;
       zs->zs_thread_stop = MIN(zs->zs_thread_stop, zs->zs_proc_stop);
       zs->zs_thread_kill = zs->zs_thread_stop;
       if (ztest_random(100) < ztest_opts.zo_killrate) {
               zs->zs_thread_kill -=
                   ztest_random(ztest_opts.zo_passtime * NANOSEC);
       }

       (void) _mutex_init(&zcl.zcl_callbacks_lock, USYNC_THREAD, NULL);

       list_create(&zcl.zcl_callbacks, sizeof (ztest_cb_data_t),
           offsetof(ztest_cb_data_t, zcd_node));

       /*
        * Open our pool.
        */
       kernel_init(FREAD | FWRITE);
       VERIFY0(spa_open(ztest_opts.zo_pool, &spa, FTAG));
       spa->spa_debug = B_TRUE;
       metaslab_preload_limit = ztest_random(20) + 1;
       ztest_spa = spa;

       dmu_objset_stats_t dds;
       VERIFY0(dmu_objset_own(ztest_opts.zo_pool,
           DMU_OST_ANY, B_TRUE, FTAG, &os));
       dsl_pool_config_enter(dmu_objset_pool(os), FTAG);
       dmu_objset_fast_stat(os, &dds);
       dsl_pool_config_exit(dmu_objset_pool(os), FTAG);
       zs->zs_guid = dds.dds_guid;
       dmu_objset_disown(os, FTAG);

       spa->spa_dedup_ditto = 2 * ZIO_DEDUPDITTO_MIN;

       /*
        * We don't expect the pool to suspend unless maxfaults == 0,
        * in which case ztest_fault_inject() temporarily takes away
        * the only valid replica.
        */
       if (MAXFAULTS() == 0)
               spa->spa_failmode = ZIO_FAILURE_MODE_WAIT;
       else
               spa->spa_failmode = ZIO_FAILURE_MODE_PANIC;

       /*
        * Create a thread to periodically resume suspended I/O.
        */
       VERIFY(thr_create(0, 0, ztest_resume_thread, spa, THR_BOUND,
           &resume_tid) == 0);

       /*
        * Create a deadman thread to abort() if we hang.
        */
       VERIFY(thr_create(0, 0, ztest_deadman_thread, zs, THR_BOUND,
           NULL) == 0);

       /*
        * Verify that we can safely inquire about about any object,
        * whether it's allocated or not.  To make it interesting,
        * we probe a 5-wide window around each power of two.
        * This hits all edge cases, including zero and the max.
        */
       for (int t = 0; t < 64; t++) {
               for (int d = -5; d <= 5; d++) {
                       error = dmu_object_info(spa->spa_meta_objset,
                           (1ULL << t) + d, NULL);
                       ASSERT(error == 0 || error == ENOENT ||
                           error == EINVAL);
               }
       }

       /*
        * If we got any ENOSPC errors on the previous run, destroy something.
        */
       if (zs->zs_enospc_count != 0) {
               int d = ztest_random(ztest_opts.zo_datasets);
               ztest_dataset_destroy(d);
       }
       zs->zs_enospc_count = 0;

       tid = umem_zalloc(ztest_opts.zo_threads * sizeof (thread_t),
           UMEM_NOFAIL);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 4)
               (void) printf("starting main threads...\n");

       /*
        * Kick off all the tests that run in parallel.
        */
       for (int t = 0; t < ztest_opts.zo_threads; t++) {
               if (t < ztest_opts.zo_datasets &&
                   ztest_dataset_open(t) != 0)
                       return;
               VERIFY(thr_create(0, 0, ztest_thread, (void *)(uintptr_t)t,
                   THR_BOUND, &tid[t]) == 0);
       }

       /*
        * Wait for all of the tests to complete.  We go in reverse order
        * so we don't close datasets while threads are still using them.
        */
       for (int t = ztest_opts.zo_threads - 1; t >= 0; t--) {
               VERIFY(thr_join(tid[t], NULL, NULL) == 0);
               if (t < ztest_opts.zo_datasets)
                       ztest_dataset_close(t);
       }

       txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), 0);

       zs->zs_alloc = metaslab_class_get_alloc(spa_normal_class(spa));
       zs->zs_space = metaslab_class_get_space(spa_normal_class(spa));
       zfs_dbgmsg_print(FTAG);

       umem_free(tid, ztest_opts.zo_threads * sizeof (thread_t));

       /* Kill the resume thread */
       ztest_exiting = B_TRUE;
       VERIFY(thr_join(resume_tid, NULL, NULL) == 0);
       ztest_resume(spa);

       /*
        * Right before closing the pool, kick off a bunch of async I/O;
        * spa_close() should wait for it to complete.
        */
       for (uint64_t object = 1; object < 50; object++) {
               dmu_prefetch(spa->spa_meta_objset, object, 0, 0, 1ULL << 20,
                   ZIO_PRIORITY_SYNC_READ);
       }

       spa_close(spa, FTAG);

       /*
        * Verify that we can loop over all pools.
        */
       mutex_enter(&spa_namespace_lock);
       for (spa = spa_next(NULL); spa != NULL; spa = spa_next(spa))
               if (ztest_opts.zo_verbose > 3)
                       (void) printf("spa_next: found %s\n", spa_name(spa));
       mutex_exit(&spa_namespace_lock);

       /*
        * Verify that we can export the pool and reimport it under a
        * different name.
        */
       if (ztest_random(2) == 0) {
               char name[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
               (void) snprintf(name, sizeof (name), "%s_import",
                   ztest_opts.zo_pool);
               ztest_spa_import_export(ztest_opts.zo_pool, name);
               ztest_spa_import_export(name, ztest_opts.zo_pool);
       }

       kernel_fini();

       list_destroy(&zcl.zcl_callbacks);

       (void) _mutex_destroy(&zcl.zcl_callbacks_lock);

       (void) rwlock_destroy(&ztest_name_lock);
       (void) _mutex_destroy(&ztest_vdev_lock);
}

static void
ztest_freeze(void)
{
       ztest_ds_t *zd = &ztest_ds[0];
       spa_t *spa;
       int numloops = 0;

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 3)
               (void) printf("testing spa_freeze()...\n");

       kernel_init(FREAD | FWRITE);
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(ztest_opts.zo_pool, &spa, FTAG));
       VERIFY3U(0, ==, ztest_dataset_open(0));
       spa->spa_debug = B_TRUE;
       ztest_spa = spa;

       /*
        * Force the first log block to be transactionally allocated.
        * We have to do this before we freeze the pool -- otherwise
        * the log chain won't be anchored.
        */
       while (BP_IS_HOLE(&zd->zd_zilog->zl_header->zh_log)) {
               ztest_dmu_object_alloc_free(zd, 0);
               zil_commit(zd->zd_zilog, 0);
       }

       txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), 0);

       /*
        * Freeze the pool.  This stops spa_sync() from doing anything,
        * so that the only way to record changes from now on is the ZIL.
        */
       spa_freeze(spa);

       /*
        * Because it is hard to predict how much space a write will actually
        * require beforehand, we leave ourselves some fudge space to write over
        * capacity.
        */
       uint64_t capacity = metaslab_class_get_space(spa_normal_class(spa)) / 2;

       /*
        * Run tests that generate log records but don't alter the pool config
        * or depend on DSL sync tasks (snapshots, objset create/destroy, etc).
        * We do a txg_wait_synced() after each iteration to force the txg
        * to increase well beyond the last synced value in the uberblock.
        * The ZIL should be OK with that.
        *
        * Run a random number of times less than zo_maxloops and ensure we do
        * not run out of space on the pool.
        */
       while (ztest_random(10) != 0 &&
           numloops++ < ztest_opts.zo_maxloops &&
           metaslab_class_get_alloc(spa_normal_class(spa)) < capacity) {
               ztest_od_t od;
               ztest_od_init(&od, 0, FTAG, 0, DMU_OT_UINT64_OTHER, 0, 0);
               VERIFY0(ztest_object_init(zd, &od, sizeof (od), B_FALSE));
               ztest_io(zd, od.od_object,
                   ztest_random(ZTEST_RANGE_LOCKS) << SPA_MAXBLOCKSHIFT);
               txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), 0);
       }

       /*
        * Commit all of the changes we just generated.
        */
       zil_commit(zd->zd_zilog, 0);
       txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), 0);

       /*
        * Close our dataset and close the pool.
        */
       ztest_dataset_close(0);
       spa_close(spa, FTAG);
       kernel_fini();

       /*
        * Open and close the pool and dataset to induce log replay.
        */
       kernel_init(FREAD | FWRITE);
       VERIFY3U(0, ==, spa_open(ztest_opts.zo_pool, &spa, FTAG));
       ASSERT(spa_freeze_txg(spa) == UINT64_MAX);
       VERIFY3U(0, ==, ztest_dataset_open(0));
       ztest_dataset_close(0);

       spa->spa_debug = B_TRUE;
       ztest_spa = spa;
       txg_wait_synced(spa_get_dsl(spa), 0);
       ztest_reguid(NULL, 0);

       spa_close(spa, FTAG);
       kernel_fini();
}

void
print_time(hrtime_t t, char *timebuf)
{
       hrtime_t s = t / NANOSEC;
       hrtime_t m = s / 60;
       hrtime_t h = m / 60;
       hrtime_t d = h / 24;

       s -= m * 60;
       m -= h * 60;
       h -= d * 24;

       timebuf[0] = '\0';

       if (d)
               (void) sprintf(timebuf,
                   "%llud%02lluh%02llum%02llus", d, h, m, s);
       else if (h)
               (void) sprintf(timebuf, "%lluh%02llum%02llus", h, m, s);
       else if (m)
               (void) sprintf(timebuf, "%llum%02llus", m, s);
       else
               (void) sprintf(timebuf, "%llus", s);
}

static nvlist_t *
make_random_props()
{
       nvlist_t *props;

       VERIFY(nvlist_alloc(&props, NV_UNIQUE_NAME, 0) == 0);
       if (ztest_random(2) == 0)
               return (props);
       VERIFY(nvlist_add_uint64(props, "autoreplace", 1) == 0);

       return (props);
}

/*
* Create a storage pool with the given name and initial vdev size.
* Then test spa_freeze() functionality.
*/
static void
ztest_init(ztest_shared_t *zs)
{
       spa_t *spa;
       nvlist_t *nvroot, *props;

       VERIFY(_mutex_init(&ztest_vdev_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);
       VERIFY(rwlock_init(&ztest_name_lock, USYNC_THREAD, NULL) == 0);

       kernel_init(FREAD | FWRITE);

       /*
        * Create the storage pool.
        */
       (void) spa_destroy(ztest_opts.zo_pool);
       ztest_shared->zs_vdev_next_leaf = 0;
       zs->zs_splits = 0;
       zs->zs_mirrors = ztest_opts.zo_mirrors;
       nvroot = make_vdev_root(NULL, NULL, NULL, ztest_opts.zo_vdev_size, 0,
           0, ztest_opts.zo_raidz, zs->zs_mirrors, 1);
       props = make_random_props();
       for (int i = 0; i < SPA_FEATURES; i++) {
               char buf[1024];
               (void) snprintf(buf, sizeof (buf), "feature@%s",
                   spa_feature_table[i].fi_uname);
               VERIFY3U(0, ==, nvlist_add_uint64(props, buf, 0));
       }
       VERIFY3U(0, ==, spa_create(ztest_opts.zo_pool, nvroot, props, NULL));
       nvlist_free(nvroot);
       nvlist_free(props);

       VERIFY3U(0, ==, spa_open(ztest_opts.zo_pool, &spa, FTAG));
       zs->zs_metaslab_sz =
           1ULL << spa->spa_root_vdev->vdev_child[0]->vdev_ms_shift;

       spa_close(spa, FTAG);

       kernel_fini();

       ztest_run_zdb(ztest_opts.zo_pool);

       ztest_freeze();

       ztest_run_zdb(ztest_opts.zo_pool);

       (void) rwlock_destroy(&ztest_name_lock);
       (void) _mutex_destroy(&ztest_vdev_lock);
}

static void
setup_data_fd(void)
{
       static char ztest_name_data[] = "/tmp/ztest.data.XXXXXX";

       ztest_fd_data = mkstemp(ztest_name_data);
       ASSERT3S(ztest_fd_data, >=, 0);
       (void) unlink(ztest_name_data);
}


static int
shared_data_size(ztest_shared_hdr_t *hdr)
{
       int size;

       size = hdr->zh_hdr_size;
       size += hdr->zh_opts_size;
       size += hdr->zh_size;
       size += hdr->zh_stats_size * hdr->zh_stats_count;
       size += hdr->zh_ds_size * hdr->zh_ds_count;

       return (size);
}

static void
setup_hdr(void)
{
       int size;
       ztest_shared_hdr_t *hdr;

       hdr = (void *)mmap(0, P2ROUNDUP(sizeof (*hdr), getpagesize()),
           PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, ztest_fd_data, 0);
       VERIFY(hdr != MAP_FAILED);

       VERIFY3U(0, ==, ftruncate(ztest_fd_data, sizeof (ztest_shared_hdr_t)));

       hdr->zh_hdr_size = sizeof (ztest_shared_hdr_t);
       hdr->zh_opts_size = sizeof (ztest_shared_opts_t);
       hdr->zh_size = sizeof (ztest_shared_t);
       hdr->zh_stats_size = sizeof (ztest_shared_callstate_t);
       hdr->zh_stats_count = ZTEST_FUNCS;
       hdr->zh_ds_size = sizeof (ztest_shared_ds_t);
       hdr->zh_ds_count = ztest_opts.zo_datasets;

       size = shared_data_size(hdr);
       VERIFY3U(0, ==, ftruncate(ztest_fd_data, size));

       (void) munmap((caddr_t)hdr, P2ROUNDUP(sizeof (*hdr), getpagesize()));
}

static void
setup_data(void)
{
       int size, offset;
       ztest_shared_hdr_t *hdr;
       uint8_t *buf;

       hdr = (void *)mmap(0, P2ROUNDUP(sizeof (*hdr), getpagesize()),
           PROT_READ, MAP_SHARED, ztest_fd_data, 0);
       VERIFY(hdr != MAP_FAILED);

       size = shared_data_size(hdr);

       (void) munmap((caddr_t)hdr, P2ROUNDUP(sizeof (*hdr), getpagesize()));
       hdr = ztest_shared_hdr = (void *)mmap(0, P2ROUNDUP(size, getpagesize()),
           PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, ztest_fd_data, 0);
       VERIFY(hdr != MAP_FAILED);
       buf = (uint8_t *)hdr;

       offset = hdr->zh_hdr_size;
       ztest_shared_opts = (void *)&buf[offset];
       offset += hdr->zh_opts_size;
       ztest_shared = (void *)&buf[offset];
       offset += hdr->zh_size;
       ztest_shared_callstate = (void *)&buf[offset];
       offset += hdr->zh_stats_size * hdr->zh_stats_count;
       ztest_shared_ds = (void *)&buf[offset];
}

static boolean_t
exec_child(char *cmd, char *libpath, boolean_t ignorekill, int *statusp)
{
       pid_t pid;
       int status;
       char *cmdbuf = NULL;

       pid = fork();

       if (cmd == NULL) {
               cmdbuf = umem_alloc(MAXPATHLEN, UMEM_NOFAIL);
               (void) strlcpy(cmdbuf, getexecname(), MAXPATHLEN);
               cmd = cmdbuf;
       }

       if (pid == -1)
               fatal(1, "fork failed");

       if (pid == 0) { /* child */
               char *emptyargv[2] = { cmd, NULL };
               char fd_data_str[12];

               struct rlimit rl = { 1024, 1024 };
               (void) setrlimit(RLIMIT_NOFILE, &rl);

               (void) close(ztest_fd_rand);
               VERIFY3U(11, >=,
                   snprintf(fd_data_str, 12, "%d", ztest_fd_data));
               VERIFY0(setenv("ZTEST_FD_DATA", fd_data_str, 1));

               (void) enable_extended_FILE_stdio(-1, -1);
               if (libpath != NULL)
                       VERIFY(0 == setenv("LD_LIBRARY_PATH", libpath, 1));
#ifdef illumos
               (void) execv(cmd, emptyargv);
#else
               (void) execvp(cmd, emptyargv);
#endif
               ztest_dump_core = B_FALSE;
               fatal(B_TRUE, "exec failed: %s", cmd);
       }

       if (cmdbuf != NULL) {
               umem_free(cmdbuf, MAXPATHLEN);
               cmd = NULL;
       }

       while (waitpid(pid, &status, 0) != pid)
               continue;
       if (statusp != NULL)
               *statusp = status;

       if (WIFEXITED(status)) {
               if (WEXITSTATUS(status) != 0) {
                       (void) fprintf(stderr, "child exited with code %d\n",
                           WEXITSTATUS(status));
                       exit(2);
               }
               return (B_FALSE);
       } else if (WIFSIGNALED(status)) {
               if (!ignorekill || WTERMSIG(status) != SIGKILL) {
                       (void) fprintf(stderr, "child died with signal %d\n",
                           WTERMSIG(status));
                       exit(3);
               }
               return (B_TRUE);
       } else {
               (void) fprintf(stderr, "something strange happened to child\n");
               exit(4);
               /* NOTREACHED */
       }
}

static void
ztest_run_init(void)
{
       ztest_shared_t *zs = ztest_shared;

       ASSERT(ztest_opts.zo_init != 0);

       /*
        * Blow away any existing copy of zpool.cache
        */
       (void) remove(spa_config_path);

       /*
        * Create and initialize our storage pool.
        */
       for (int i = 1; i <= ztest_opts.zo_init; i++) {
               bzero(zs, sizeof (ztest_shared_t));
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 3 &&
                   ztest_opts.zo_init != 1) {
                       (void) printf("ztest_init(), pass %d\n", i);
               }
               ztest_init(zs);
       }
}

int
main(int argc, char **argv)
{
       int kills = 0;
       int iters = 0;
       int older = 0;
       int newer = 0;
       ztest_shared_t *zs;
       ztest_info_t *zi;
       ztest_shared_callstate_t *zc;
       char timebuf[100];
       char numbuf[6];
       spa_t *spa;
       char *cmd;
       boolean_t hasalt;
       char *fd_data_str = getenv("ZTEST_FD_DATA");

       (void) setvbuf(stdout, NULL, _IOLBF, 0);

       dprintf_setup(&argc, argv);
       zfs_deadman_synctime_ms = 300000;

       ztest_fd_rand = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
       ASSERT3S(ztest_fd_rand, >=, 0);

       if (!fd_data_str) {
               process_options(argc, argv);

               setup_data_fd();
               setup_hdr();
               setup_data();
               bcopy(&ztest_opts, ztest_shared_opts,
                   sizeof (*ztest_shared_opts));
       } else {
               ztest_fd_data = atoi(fd_data_str);
               setup_data();
               bcopy(ztest_shared_opts, &ztest_opts, sizeof (ztest_opts));
       }
       ASSERT3U(ztest_opts.zo_datasets, ==, ztest_shared_hdr->zh_ds_count);

       /* Override location of zpool.cache */
       VERIFY3U(asprintf((char **)&spa_config_path, "%s/zpool.cache",
           ztest_opts.zo_dir), !=, -1);

       ztest_ds = umem_alloc(ztest_opts.zo_datasets * sizeof (ztest_ds_t),
           UMEM_NOFAIL);
       zs = ztest_shared;

       if (fd_data_str) {
               metaslab_gang_bang = ztest_opts.zo_metaslab_gang_bang;
               metaslab_df_alloc_threshold =
                   zs->zs_metaslab_df_alloc_threshold;

               if (zs->zs_do_init)
                       ztest_run_init();
               else
                       ztest_run(zs);
               exit(0);
       }

       hasalt = (strlen(ztest_opts.zo_alt_ztest) != 0);

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 1) {
               (void) printf("%llu vdevs, %d datasets, %d threads,"
                   " %llu seconds...\n",
                   (u_longlong_t)ztest_opts.zo_vdevs,
                   ztest_opts.zo_datasets,
                   ztest_opts.zo_threads,
                   (u_longlong_t)ztest_opts.zo_time);
       }

       cmd = umem_alloc(MAXNAMELEN, UMEM_NOFAIL);
       (void) strlcpy(cmd, getexecname(), MAXNAMELEN);

       zs->zs_do_init = B_TRUE;
       if (strlen(ztest_opts.zo_alt_ztest) != 0) {
               if (ztest_opts.zo_verbose >= 1) {
                       (void) printf("Executing older ztest for "
                           "initialization: %s\n", ztest_opts.zo_alt_ztest);
               }
               VERIFY(!exec_child(ztest_opts.zo_alt_ztest,
                   ztest_opts.zo_alt_libpath, B_FALSE, NULL));
       } else {
               VERIFY(!exec_child(NULL, NULL, B_FALSE, NULL));
       }
       zs->zs_do_init = B_FALSE;

       zs->zs_proc_start = gethrtime();
       zs->zs_proc_stop = zs->zs_proc_start + ztest_opts.zo_time * NANOSEC;

       for (int f = 0; f < ZTEST_FUNCS; f++) {
               zi = &ztest_info[f];
               zc = ZTEST_GET_SHARED_CALLSTATE(f);
               if (zs->zs_proc_start + zi->zi_interval[0] > zs->zs_proc_stop)
                       zc->zc_next = UINT64_MAX;
               else
                       zc->zc_next = zs->zs_proc_start +
                           ztest_random(2 * zi->zi_interval[0] + 1);
       }

       /*
        * Run the tests in a loop.  These tests include fault injection
        * to verify that self-healing data works, and forced crashes
        * to verify that we never lose on-disk consistency.
        */
       while (gethrtime() < zs->zs_proc_stop) {
               int status;
               boolean_t killed;

               /*
                * Initialize the workload counters for each function.
                */
               for (int f = 0; f < ZTEST_FUNCS; f++) {
                       zc = ZTEST_GET_SHARED_CALLSTATE(f);
                       zc->zc_count = 0;
                       zc->zc_time = 0;
               }

               /* Set the allocation switch size */
               zs->zs_metaslab_df_alloc_threshold =
                   ztest_random(zs->zs_metaslab_sz / 4) + 1;

               if (!hasalt || ztest_random(2) == 0) {
                       if (hasalt && ztest_opts.zo_verbose >= 1) {
                               (void) printf("Executing newer ztest: %s\n",
                                   cmd);
                       }
                       newer++;
                       killed = exec_child(cmd, NULL, B_TRUE, &status);
               } else {
                       if (hasalt && ztest_opts.zo_verbose >= 1) {
                               (void) printf("Executing older ztest: %s\n",
                                   ztest_opts.zo_alt_ztest);
                       }
                       older++;
                       killed = exec_child(ztest_opts.zo_alt_ztest,
                           ztest_opts.zo_alt_libpath, B_TRUE, &status);
               }

               if (killed)
                       kills++;
               iters++;

               if (ztest_opts.zo_verbose >= 1) {
                       hrtime_t now = gethrtime();

                       now = MIN(now, zs->zs_proc_stop);
                       print_time(zs->zs_proc_stop - now, timebuf);
                       nicenum(zs->zs_space, numbuf);

                       (void) printf("Pass %3d, %8s, %3llu ENOSPC, "
                           "%4.1f%% of %5s used, %3.0f%% done, %8s to go\n",
                           iters,
                           WIFEXITED(status) ? "Complete" : "SIGKILL",
                           (u_longlong_t)zs->zs_enospc_count,
                           100.0 * zs->zs_alloc / zs->zs_space,
                           numbuf,
                           100.0 * (now - zs->zs_proc_start) /
                           (ztest_opts.zo_time * NANOSEC), timebuf);
               }

               if (ztest_opts.zo_verbose >= 2) {
                       (void) printf("\nWorkload summary:\n\n");
                       (void) printf("%7s %9s   %s\n",
                           "Calls", "Time", "Function");
                       (void) printf("%7s %9s   %s\n",
                           "-----", "----", "--------");
                       for (int f = 0; f < ZTEST_FUNCS; f++) {
                               Dl_info dli;

                               zi = &ztest_info[f];
                               zc = ZTEST_GET_SHARED_CALLSTATE(f);
                               print_time(zc->zc_time, timebuf);
                               (void) dladdr((void *)zi->zi_func, &dli);
                               (void) printf("%7llu %9s   %s\n",
                                   (u_longlong_t)zc->zc_count, timebuf,
                                   dli.dli_sname);
                       }
                       (void) printf("\n");
               }

               /*
                * It's possible that we killed a child during a rename test,
                * in which case we'll have a 'ztest_tmp' pool lying around
                * instead of 'ztest'.  Do a blind rename in case this happened.
                */
               kernel_init(FREAD);
               if (spa_open(ztest_opts.zo_pool, &spa, FTAG) == 0) {
                       spa_close(spa, FTAG);
               } else {
                       char tmpname[ZFS_MAX_DATASET_NAME_LEN];
                       kernel_fini();
                       kernel_init(FREAD | FWRITE);
                       (void) snprintf(tmpname, sizeof (tmpname), "%s_tmp",
                           ztest_opts.zo_pool);
                       (void) spa_rename(tmpname, ztest_opts.zo_pool);
               }
               kernel_fini();

               ztest_run_zdb(ztest_opts.zo_pool);
       }

       if (ztest_opts.zo_verbose >= 1) {
               if (hasalt) {
                       (void) printf("%d runs of older ztest: %s\n", older,
                           ztest_opts.zo_alt_ztest);
                       (void) printf("%d runs of newer ztest: %s\n", newer,
                           cmd);
               }
               (void) printf("%d killed, %d completed, %.0f%% kill rate\n",
                   kills, iters - kills, (100.0 * kills) / MAX(1, iters));
       }

       umem_free(cmd, MAXNAMELEN);

       return (0);
}