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