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 2009 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 mirror_map_t *
  64 vdev_mirror_map_alloc(zio_t *zio)
  65 {
  66         mirror_map_t *mm = NULL;
  67         mirror_child_t *mc;
  68         vdev_t *vd = zio->io_vd;
  69         int c, d;
  70
  71         if (vd == NULL) {
  72                 dva_t *dva = zio->io_bp->blk_dva;
  73                 spa_t *spa = zio->io_spa;
  74
  75                 c = BP_GET_NDVAS(zio->io_bp);
  76
  77                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_SLEEP);
  78                 mm->mm_children = c;
  79                 mm->mm_replacing = B_FALSE;
  80                 mm->mm_preferred = spa_get_random(c);
  81                 mm->mm_root = B_TRUE;
  82
  83                 /*
  84                  * Check the other, lower-index DVAs to see if they're on
  85                  * the same vdev as the child we picked.  If they are, use
  86                  * them since they are likely to have been allocated from
  87                  * the primary metaslab in use at the time, and hence are
  88                  * more likely to have locality with single-copy data.
  89                  */
  90                 for (c = mm->mm_preferred, d = c - 1; d >= 0; d--) {
  91                         if (DVA_GET_VDEV(&dva[d]) == DVA_GET_VDEV(&dva[c]))
  92                                 mm->mm_preferred = d;
  93                 }
  94
  95                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
  96                         mc = &mm->mm_child[c];
  97
  98                         mc->mc_vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&dva[c]));
  99                         mc->mc_offset = DVA_GET_OFFSET(&dva[c]);
 100                 }
 101         } else {
 102                 c = vd->vdev_children;
 103
 104                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_SLEEP);
 105                 mm->mm_children = c;
 106                 mm->mm_replacing = (vd->vdev_ops == &vdev_replacing_ops ||
 107                     vd->vdev_ops == &vdev_spare_ops);
 108                 mm->mm_preferred = mm->mm_replacing ? 0 :
 109                     (zio->io_offset >> vdev_mirror_shift) % c;
 110                 mm->mm_root = B_FALSE;
 111
 112                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 113                         mc = &mm->mm_child[c];
 114                         mc->mc_vd = vd->vdev_child[c];
 115                         mc->mc_offset = zio->io_offset;
 116                 }
 117         }
 118
 119         zio->io_vsd = mm;
 120         zio->io_vsd_free = vdev_mirror_map_free;
 121         return (mm);
 122 }
 123
 124 static int
 125 vdev_mirror_open(vdev_t *vd, uint64_t *asize, uint64_t *ashift)
 126 {
 127         vdev_t *cvd;
 128         uint64_t c;
 129         int numerrors = 0;
 130         int ret, lasterror = 0;
 131
 132         if (vd->vdev_children == 0) {
 133                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_BAD_LABEL;
 134                 return (EINVAL);
 135         }
 136
 137         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
 138                 cvd = vd->vdev_child[c];
 139
 140                 if ((ret = vdev_open(cvd)) != 0) {
 141                         lasterror = ret;
 142                         numerrors++;
 143                         continue;
 144                 }
 145
 146                 *asize = MIN(*asize - 1, cvd->vdev_asize - 1) + 1;
 147                 *ashift = MAX(*ashift, cvd->vdev_ashift);
 148         }
 149
 150         if (numerrors == vd->vdev_children) {
 151                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_NO_REPLICAS;
 152                 return (lasterror);
 153         }
 154
 155         return (0);
 156 }
 157
 158 static void
 159 vdev_mirror_close(vdev_t *vd)
 160 {
 161         uint64_t c;
 162
 163         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 164                 vdev_close(vd->vdev_child[c]);
 165 }
 166
 167 static void
 168 vdev_mirror_child_done(zio_t *zio)
 169 {
 170         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 171
 172         mc->mc_error = zio->io_error;
 173         mc->mc_tried = 1;
 174         mc->mc_skipped = 0;
 175 }
 176
 177 static void
 178 vdev_mirror_scrub_done(zio_t *zio)
 179 {
 180         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 181
 182         if (zio->io_error == 0) {
 183                 zio_t *pio;
 184
 185                 mutex_enter(&zio->io_lock);
 186                 while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL) {
 187                         mutex_enter(&pio->io_lock);
 188                         ASSERT3U(zio->io_size, >=, pio->io_size);
 189                         bcopy(zio->io_data, pio->io_data, pio->io_size);
 190                         mutex_exit(&pio->io_lock);
 191                 }
 192                 mutex_exit(&zio->io_lock);
 193         }
 194
 195         zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
 196
 197         mc->mc_error = zio->io_error;
 198         mc->mc_tried = 1;
 199         mc->mc_skipped = 0;
 200 }
 201
 202 /*
 203  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
 204  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
 205  */
 206 static int
 207 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
 208 {
 209         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 210         mirror_child_t *mc;
 211         uint64_t txg = zio->io_txg;
 212         int i, c;
 213
 214         ASSERT(zio->io_bp == NULL || zio->io_bp->blk_birth == txg);
 215
 216         /*
 217          * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block to read.
 218          * If a child is known to be completely inaccessible (indicated by
 219          * vdev_readable() returning B_FALSE), don't even try.
 220          */
 221         for (i = 0, c = mm->mm_preferred; i < mm->mm_children; i++, c++) {
 222                 if (c >= mm->mm_children)
 223                         c = 0;
 224                 mc = &mm->mm_child[c];
 225                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
 226                         continue;
 227                 if (!vdev_readable(mc->mc_vd)) {
 228                         mc->mc_error = ENXIO;
 229                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
 230                         mc->mc_skipped = 1;
 231                         continue;
 232                 }
 233                 if (!vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_MISSING, txg, 1))
 234                         return (c);
 235                 mc->mc_error = ESTALE;
 236                 mc->mc_skipped = 1;
 237                 mc->mc_speculative = 1;
 238         }
 239
 240         /*
 241          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
 242          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
 243          */
 244         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++)
 245                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried)
 246                         return (c);
 247
 248         /*
 249          * Every child failed.  There's no place left to look.
 250          */
 251         return (-1);
 252 }
 253
 254 static int
 255 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
 256 {
 257         mirror_map_t *mm;
 258         mirror_child_t *mc;
 259         int c, children;
 260
 261         mm = vdev_mirror_map_alloc(zio);
 262
 263         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
 264                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
 265                         /*
 266                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
 267                          * buffer for each child and issue reads to all
 268                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
 269                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
 270                          */
 271                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 272                                 mc = &mm->mm_child[c];
 273                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 274                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 275                                     zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
 276                                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 277                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
 278                         }
 279                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 280                 }
 281                 /*
 282                  * For normal reads just pick one child.
 283                  */
 284                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
 285                 children = (c >= 0);
 286         } else {
 287                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
 288
 289                 /*
 290                  * Writes go to all children.
 291                  */
 292                 c = 0;
 293                 children = mm->mm_children;
 294         }
 295
 296         while (children--) {
 297                 mc = &mm->mm_child[c];
 298                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 299                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 300                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 301                     vdev_mirror_child_done, mc));
 302                 c++;
 303         }
 304
 305         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 306 }
 307
 308 static int
 309 vdev_mirror_worst_error(mirror_map_t *mm)
 310 {
 311         int error[2] = { 0, 0 };
 312
 313         for (int c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 314                 mirror_child_t *mc = &mm->mm_child[c];
 315                 int s = mc->mc_speculative;
 316                 error[s] = zio_worst_error(error[s], mc->mc_error);
 317         }
 318
 319         return (error[0] ? error[0] : error[1]);
 320 }
 321
 322 static void
 323 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
 324 {
 325         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 326         mirror_child_t *mc;
 327         int c;
 328         int good_copies = 0;
 329         int unexpected_errors = 0;
 330
 331         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 332                 mc = &mm->mm_child[c];
 333
 334                 if (mc->mc_error) {
 335                         if (!mc->mc_skipped)
 336                                 unexpected_errors++;
 337                 } else if (mc->mc_tried) {
 338                         good_copies++;
 339                 }
 340         }
 341
 342         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
 343                 /*
 344                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
 345                  *
 346                  * Now that we support write reallocation, it would be better
 347                  * to treat partial failure as real failure unless there are
 348                  * no non-degraded top-level vdevs left, and not update DTLs
 349                  * if we intend to reallocate.
 350                  */
 351                 /* XXPOLICY */
 352                 if (good_copies != mm->mm_children) {
 353                         /*
 354                          * Always require at least one good copy.
 355                          *
 356                          * For ditto blocks (io_vd == NULL), require
 357                          * all copies to be good.
 358                          *
 359                          * XXX -- for replacing vdevs, there's no great answer.
 360                          * If the old device is really dead, we may not even
 361                          * be able to access it -- so we only want to
 362                          * require good writes to the new device.  But if
 363                          * the new device turns out to be flaky, we want
 364                          * to be able to detach it -- which requires all
 365                          * writes to the old device to have succeeded.
 366                          */
 367                         if (good_copies == 0 || zio->io_vd == NULL)
 368                                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 369                 }
 370                 return;
 371         }
 372
 373         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
 374
 375         /*
 376          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
 377          */
 378         /* XXPOLICY */
 379         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
 380                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
 381                 mc = &mm->mm_child[c];
 382                 zio_vdev_io_redone(zio);
 383                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 384                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 385                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, 0,
 386                     vdev_mirror_child_done, mc));
 387                 return;
 388         }
 389
 390         /* XXPOLICY */
 391         if (good_copies == 0) {
 392                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 393                 ASSERT(zio->io_error != 0);
 394         }
 395
 396         if (good_copies && spa_writeable(zio->io_spa) &&
 397             (unexpected_errors ||
 398             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
 399             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
 400                 /*
 401                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
 402                  */
 403                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 404                         /*
 405                          * Don't rewrite known good children.
 406                          * Not only is it unnecessary, it could
 407                          * actually be harmful: if the system lost
 408                          * power while rewriting the only good copy,
 409                          * there would be no good copies left!
 410                          */
 411                         mc = &mm->mm_child[c];
 412
 413                         if (mc->mc_error == 0) {
 414                                 if (mc->mc_tried)
 415                                         continue;
 416                                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) &&
 417                                     !vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_PARTIAL,
 418                                     zio->io_txg, 1))
 419                                         continue;
 420                                 mc->mc_error = ESTALE;
 421                         }
 422
 423                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 424                             mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 425                             zio->io_data, zio->io_size,
 426                             ZIO_TYPE_WRITE, zio->io_priority,
 427                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | (unexpected_errors ?
 428                             ZIO_FLAG_SELF_HEAL : 0), NULL, NULL));
 429                 }
 430         }
 431 }
 432
 433 static void
 434 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
 435 {
 436         if (faulted == vd->vdev_children)
 437                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
 438                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
 439         else if (degraded + faulted != 0)
 440                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
 441         else
 442                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
 443 }
 444
 445 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
 446         vdev_mirror_open,
 447         vdev_mirror_close,
 448         vdev_default_asize,
 449         vdev_mirror_io_start,
 450         vdev_mirror_io_done,
 451         vdev_mirror_state_change,
 452         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
 453         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 454 };
 455
 456 vdev_ops_t vdev_replacing_ops = {
 457         vdev_mirror_open,
 458         vdev_mirror_close,
 459         vdev_default_asize,
 460         vdev_mirror_io_start,
 461         vdev_mirror_io_done,
 462         vdev_mirror_state_change,
 463         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
 464         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 465 };
 466
 467 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
 468         vdev_mirror_open,
 469         vdev_mirror_close,
 470         vdev_default_asize,
 471         vdev_mirror_io_start,
 472         vdev_mirror_io_done,
 473         vdev_mirror_state_change,
 474         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
 475         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 476 };