sys/cddl/contrib/opensolaris/uts/common/fs/zfs/vdev_mirror.c

   1 /*
   2  * CDDL HEADER START
   3  *
   4  * The contents of this file are subject to the terms of the
   5  * Common Development and Distribution License (the "License").
   6  * You may not use this file except in compliance with the License.
   7  *
   8  * You can obtain a copy of the license at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE
   9  * or http://www.opensolaris.org/os/licensing.
  10  * See the License for the specific language governing permissions
  11  * and limitations under the License.
  12  *
  13  * When distributing Covered Code, include this CDDL HEADER in each
  14  * file and include the License file at usr/src/OPENSOLARIS.LICENSE.
  15  * If applicable, add the following below this CDDL HEADER, with the
  16  * fields enclosed by brackets "[]" replaced with your own identifying
  17  * information: Portions Copyright [yyyy] [name of copyright owner]
  18  *
  19  * CDDL HEADER END
  20  */
  21 /*
  22  * Copyright 2010 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  23  * Use is subject to license terms.
  24  */
  25
  26 /*
  27  * Copyright (c) 2013 by Delphix. All rights reserved.
  28  */
  29
  30 #include <sys/zfs_context.h>
  31 #include <sys/spa.h>
  32 #include <sys/vdev_impl.h>
  33 #include <sys/zio.h>
  34 #include <sys/fs/zfs.h>
  35
  36 /*
  37  * Virtual device vector for mirroring.
  38  */
  39
  40 typedef struct mirror_child {
  41         vdev_t          *mc_vd;
  42         uint64_t        mc_offset;
  43         int             mc_error;
  44         uint8_t         mc_tried;
  45         uint8_t         mc_skipped;
  46         uint8_t         mc_speculative;
  47 } mirror_child_t;
  48
  49 typedef struct mirror_map {
  50         int             mm_children;
  51         int             mm_replacing;
  52         int             mm_preferred;
  53         int             mm_root;
  54         mirror_child_t  mm_child[1];
  55 } mirror_map_t;
  56
  57 int vdev_mirror_shift = 21;
  58
  59 static void
  60 vdev_mirror_map_free(zio_t *zio)
  61 {
  62         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
  63
  64         kmem_free(mm, offsetof(mirror_map_t, mm_child[mm->mm_children]));
  65 }
  66
  67 static const zio_vsd_ops_t vdev_mirror_vsd_ops = {
  68         vdev_mirror_map_free,
  69         zio_vsd_default_cksum_report
  70 };
  71
  72 static mirror_map_t *
  73 vdev_mirror_map_alloc(zio_t *zio)
  74 {
  75         mirror_map_t *mm = NULL;
  76         mirror_child_t *mc;
  77         vdev_t *vd = zio->io_vd;
  78         int c, d;
  79
  80         if (vd == NULL) {
  81                 dva_t *dva = zio->io_bp->blk_dva;
  82                 spa_t *spa = zio->io_spa;
  83
  84                 c = BP_GET_NDVAS(zio->io_bp);
  85
  86                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_SLEEP);
  87                 mm->mm_children = c;
  88                 mm->mm_replacing = B_FALSE;
  89                 mm->mm_preferred = spa_get_random(c);
  90                 mm->mm_root = B_TRUE;
  91
  92                 /*
  93                  * Check the other, lower-index DVAs to see if they're on
  94                  * the same vdev as the child we picked.  If they are, use
  95                  * them since they are likely to have been allocated from
  96                  * the primary metaslab in use at the time, and hence are
  97                  * more likely to have locality with single-copy data.
  98                  */
  99                 for (c = mm->mm_preferred, d = c - 1; d >= 0; d--) {
 100                         if (DVA_GET_VDEV(&dva[d]) == DVA_GET_VDEV(&dva[c]))
 101                                 mm->mm_preferred = d;
 102                 }
 103
 104                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 105                         mc = &mm->mm_child[c];
 106
 107                         mc->mc_vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&dva[c]));
 108                         mc->mc_offset = DVA_GET_OFFSET(&dva[c]);
 109                 }
 110         } else {
 111                 c = vd->vdev_children;
 112
 113                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_SLEEP);
 114                 mm->mm_children = c;
 115                 mm->mm_replacing = (vd->vdev_ops == &vdev_replacing_ops ||
 116                     vd->vdev_ops == &vdev_spare_ops);
 117                 mm->mm_preferred = mm->mm_replacing ? 0 :
 118                     (zio->io_offset >> vdev_mirror_shift) % c;
 119                 mm->mm_root = B_FALSE;
 120
 121                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 122                         mc = &mm->mm_child[c];
 123                         mc->mc_vd = vd->vdev_child[c];
 124                         mc->mc_offset = zio->io_offset;
 125                 }
 126         }
 127
 128         zio->io_vsd = mm;
 129         zio->io_vsd_ops = &vdev_mirror_vsd_ops;
 130         return (mm);
 131 }
 132
 133 static int
 134 vdev_mirror_open(vdev_t *vd, uint64_t *asize, uint64_t *max_asize,
 135     uint64_t *logical_ashift, uint64_t *physical_ashift)
 136 {
 137         int numerrors = 0;
 138         int lasterror = 0;
 139
 140         if (vd->vdev_children == 0) {
 141                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_BAD_LABEL;
 142                 return (SET_ERROR(EINVAL));
 143         }
 144
 145         vdev_open_children(vd);
 146
 147         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
 148                 vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
 149
 150                 if (cvd->vdev_open_error) {
 151                         lasterror = cvd->vdev_open_error;
 152                         numerrors++;
 153                         continue;
 154                 }
 155
 156                 *asize = MIN(*asize - 1, cvd->vdev_asize - 1) + 1;
 157                 *max_asize = MIN(*max_asize - 1, cvd->vdev_max_asize - 1) + 1;
 158                 *logical_ashift = MAX(*logical_ashift, cvd->vdev_ashift);
 159                 *physical_ashift = MAX(*physical_ashift,
 160                     cvd->vdev_physical_ashift);
 161         }
 162
 163         if (numerrors == vd->vdev_children) {
 164                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_NO_REPLICAS;
 165                 return (lasterror);
 166         }
 167
 168         return (0);
 169 }
 170
 171 static void
 172 vdev_mirror_close(vdev_t *vd)
 173 {
 174         for (int c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 175                 vdev_close(vd->vdev_child[c]);
 176 }
 177
 178 static void
 179 vdev_mirror_child_done(zio_t *zio)
 180 {
 181         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 182
 183         mc->mc_error = zio->io_error;
 184         mc->mc_tried = 1;
 185         mc->mc_skipped = 0;
 186 }
 187
 188 static void
 189 vdev_mirror_scrub_done(zio_t *zio)
 190 {
 191         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 192
 193         if (zio->io_error == 0) {
 194                 zio_t *pio;
 195
 196                 mutex_enter(&zio->io_lock);
 197                 while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL) {
 198                         mutex_enter(&pio->io_lock);
 199                         ASSERT3U(zio->io_size, >=, pio->io_size);
 200                         bcopy(zio->io_data, pio->io_data, pio->io_size);
 201                         mutex_exit(&pio->io_lock);
 202                 }
 203                 mutex_exit(&zio->io_lock);
 204         }
 205
 206         zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
 207
 208         mc->mc_error = zio->io_error;
 209         mc->mc_tried = 1;
 210         mc->mc_skipped = 0;
 211 }
 212
 213 /*
 214  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
 215  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
 216  */
 217 static int
 218 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
 219 {
 220         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 221         mirror_child_t *mc;
 222         uint64_t txg = zio->io_txg;
 223         int i, c;
 224
 225         ASSERT(zio->io_bp == NULL || BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp) == txg);
 226
 227         /*
 228          * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block to read.
 229          * If a child is known to be completely inaccessible (indicated by
 230          * vdev_readable() returning B_FALSE), don't even try.
 231          */
 232         for (i = 0, c = mm->mm_preferred; i < mm->mm_children; i++, c++) {
 233                 if (c >= mm->mm_children)
 234                         c = 0;
 235                 mc = &mm->mm_child[c];
 236                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
 237                         continue;
 238                 if (!vdev_readable(mc->mc_vd)) {
 239                         mc->mc_error = SET_ERROR(ENXIO);
 240                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
 241                         mc->mc_skipped = 1;
 242                         continue;
 243                 }
 244                 if (!vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_MISSING, txg, 1))
 245                         return (c);
 246                 mc->mc_error = SET_ERROR(ESTALE);
 247                 mc->mc_skipped = 1;
 248                 mc->mc_speculative = 1;
 249         }
 250
 251         /*
 252          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
 253          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
 254          */
 255         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++)
 256                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried)
 257                         return (c);
 258
 259         /*
 260          * Every child failed.  There's no place left to look.
 261          */
 262         return (-1);
 263 }
 264
 265 static int
 266 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
 267 {
 268         mirror_map_t *mm;
 269         mirror_child_t *mc;
 270         int c, children;
 271
 272         mm = vdev_mirror_map_alloc(zio);
 273
 274         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
 275                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
 276                         /*
 277                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
 278                          * buffer for each child and issue reads to all
 279                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
 280                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
 281                          */
 282                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 283                                 mc = &mm->mm_child[c];
 284                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 285                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 286                                     zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
 287                                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 288                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
 289                         }
 290                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 291                 }
 292                 /*
 293                  * For normal reads just pick one child.
 294                  */
 295                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
 296                 children = (c >= 0);
 297         } else {
 298                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE ||
 299                     zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE);
 300
 301                 /*
 302                  * Writes and frees go to all children.
 303                  */
 304                 c = 0;
 305                 children = mm->mm_children;
 306         }
 307
 308         while (children--) {
 309                 mc = &mm->mm_child[c];
 310                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 311                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 312                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 313                     vdev_mirror_child_done, mc));
 314                 c++;
 315         }
 316
 317         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 318 }
 319
 320 static int
 321 vdev_mirror_worst_error(mirror_map_t *mm)
 322 {
 323         int error[2] = { 0, 0 };
 324
 325         for (int c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 326                 mirror_child_t *mc = &mm->mm_child[c];
 327                 int s = mc->mc_speculative;
 328                 error[s] = zio_worst_error(error[s], mc->mc_error);
 329         }
 330
 331         return (error[0] ? error[0] : error[1]);
 332 }
 333
 334 static void
 335 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
 336 {
 337         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 338         mirror_child_t *mc;
 339         int c;
 340         int good_copies = 0;
 341         int unexpected_errors = 0;
 342
 343         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 344                 mc = &mm->mm_child[c];
 345
 346                 if (mc->mc_error) {
 347                         if (!mc->mc_skipped)
 348                                 unexpected_errors++;
 349                 } else if (mc->mc_tried) {
 350                         good_copies++;
 351                 }
 352         }
 353
 354         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
 355                 /*
 356                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
 357                  *
 358                  * Now that we support write reallocation, it would be better
 359                  * to treat partial failure as real failure unless there are
 360                  * no non-degraded top-level vdevs left, and not update DTLs
 361                  * if we intend to reallocate.
 362                  */
 363                 /* XXPOLICY */
 364                 if (good_copies != mm->mm_children) {
 365                         /*
 366                          * Always require at least one good copy.
 367                          *
 368                          * For ditto blocks (io_vd == NULL), require
 369                          * all copies to be good.
 370                          *
 371                          * XXX -- for replacing vdevs, there's no great answer.
 372                          * If the old device is really dead, we may not even
 373                          * be able to access it -- so we only want to
 374                          * require good writes to the new device.  But if
 375                          * the new device turns out to be flaky, we want
 376                          * to be able to detach it -- which requires all
 377                          * writes to the old device to have succeeded.
 378                          */
 379                         if (good_copies == 0 || zio->io_vd == NULL)
 380                                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 381                 }
 382                 return;
 383         } else if (zio->io_type == ZIO_TYPE_FREE) {
 384                 return;
 385         }
 386
 387         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
 388
 389         /*
 390          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
 391          */
 392         /* XXPOLICY */
 393         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
 394                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
 395                 mc = &mm->mm_child[c];
 396                 zio_vdev_io_redone(zio);
 397                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 398                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 399                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, 0,
 400                     vdev_mirror_child_done, mc));
 401                 return;
 402         }
 403
 404         /* XXPOLICY */
 405         if (good_copies == 0) {
 406                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 407                 ASSERT(zio->io_error != 0);
 408         }
 409
 410         if (good_copies && spa_writeable(zio->io_spa) &&
 411             (unexpected_errors ||
 412             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
 413             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
 414                 /*
 415                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
 416                  */
 417                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 418                         /*
 419                          * Don't rewrite known good children.
 420                          * Not only is it unnecessary, it could
 421                          * actually be harmful: if the system lost
 422                          * power while rewriting the only good copy,
 423                          * there would be no good copies left!
 424                          */
 425                         mc = &mm->mm_child[c];
 426
 427                         if (mc->mc_error == 0) {
 428                                 if (mc->mc_tried)
 429                                         continue;
 430                                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) &&
 431                                     !vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_PARTIAL,
 432                                     zio->io_txg, 1))
 433                                         continue;
 434                                 mc->mc_error = SET_ERROR(ESTALE);
 435                         }
 436
 437                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 438                             mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 439                             zio->io_data, zio->io_size,
 440                             ZIO_TYPE_WRITE, zio->io_priority,
 441                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | (unexpected_errors ?
 442                             ZIO_FLAG_SELF_HEAL : 0), NULL, NULL));
 443                 }
 444         }
 445 }
 446
 447 static void
 448 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
 449 {
 450         if (faulted == vd->vdev_children)
 451                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
 452                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
 453         else if (degraded + faulted != 0)
 454                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
 455         else
 456                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
 457 }
 458
 459 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
 460         vdev_mirror_open,
 461         vdev_mirror_close,
 462         vdev_default_asize,
 463         vdev_mirror_io_start,
 464         vdev_mirror_io_done,
 465         vdev_mirror_state_change,
 466         NULL,
 467         NULL,
 468         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
 469         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 470 };
 471
 472 vdev_ops_t vdev_replacing_ops = {
 473         vdev_mirror_open,
 474         vdev_mirror_close,
 475         vdev_default_asize,
 476         vdev_mirror_io_start,
 477         vdev_mirror_io_done,
 478         vdev_mirror_state_change,
 479         NULL,
 480         NULL,
 481         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
 482         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 483 };
 484
 485 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
 486         vdev_mirror_open,
 487         vdev_mirror_close,
 488         vdev_default_asize,
 489         vdev_mirror_io_start,
 490         vdev_mirror_io_done,
 491         vdev_mirror_state_change,
 492         NULL,
 493         NULL,
 494         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
 495         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 496 };