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