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 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_PUSHPAGE);
  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_PUSHPAGE);
 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         int c;
 135
 136         if (vd->vdev_children == 0) {
 137                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_BAD_LABEL;
 138                 return (EINVAL);
 139         }
 140
 141         vdev_open_children(vd);
 142
 143         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
 144                 vdev_t *cvd = vd->vdev_child[c];
 145
 146                 if (cvd->vdev_open_error) {
 147                         lasterror = cvd->vdev_open_error;
 148                         numerrors++;
 149                         continue;
 150                 }
 151
 152                 *asize = MIN(*asize - 1, cvd->vdev_asize - 1) + 1;
 153                 *ashift = MAX(*ashift, cvd->vdev_ashift);
 154         }
 155
 156         if (numerrors == vd->vdev_children) {
 157                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_NO_REPLICAS;
 158                 return (lasterror);
 159         }
 160
 161         return (0);
 162 }
 163
 164 static void
 165 vdev_mirror_close(vdev_t *vd)
 166 {
 167         int c;
 168
 169         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 170                 vdev_close(vd->vdev_child[c]);
 171 }
 172
 173 static void
 174 vdev_mirror_child_done(zio_t *zio)
 175 {
 176         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 177
 178         mc->mc_error = zio->io_error;
 179         mc->mc_tried = 1;
 180         mc->mc_skipped = 0;
 181 }
 182
 183 static void
 184 vdev_mirror_scrub_done(zio_t *zio)
 185 {
 186         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 187
 188         if (zio->io_error == 0) {
 189                 zio_t *pio;
 190
 191                 mutex_enter(&zio->io_lock);
 192                 while ((pio = zio_walk_parents(zio)) != NULL) {
 193                         mutex_enter(&pio->io_lock);
 194                         ASSERT3U(zio->io_size, >=, pio->io_size);
 195                         bcopy(zio->io_data, pio->io_data, pio->io_size);
 196                         mutex_exit(&pio->io_lock);
 197                 }
 198                 mutex_exit(&zio->io_lock);
 199         }
 200
 201         zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
 202
 203         mc->mc_error = zio->io_error;
 204         mc->mc_tried = 1;
 205         mc->mc_skipped = 0;
 206 }
 207
 208 /*
 209  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
 210  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
 211  */
 212 static int
 213 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
 214 {
 215         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 216         mirror_child_t *mc;
 217         uint64_t txg = zio->io_txg;
 218         int i, c;
 219
 220         ASSERT(zio->io_bp == NULL || BP_PHYSICAL_BIRTH(zio->io_bp) == txg);
 221
 222         /*
 223          * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block to read.
 224          * If a child is known to be completely inaccessible (indicated by
 225          * vdev_readable() returning B_FALSE), don't even try.
 226          */
 227         for (i = 0, c = mm->mm_preferred; i < mm->mm_children; i++, c++) {
 228                 if (c >= mm->mm_children)
 229                         c = 0;
 230                 mc = &mm->mm_child[c];
 231                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
 232                         continue;
 233                 if (!vdev_readable(mc->mc_vd)) {
 234                         mc->mc_error = ENXIO;
 235                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
 236                         mc->mc_skipped = 1;
 237                         continue;
 238                 }
 239                 if (!vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_MISSING, txg, 1))
 240                         return (c);
 241                 mc->mc_error = ESTALE;
 242                 mc->mc_skipped = 1;
 243                 mc->mc_speculative = 1;
 244         }
 245
 246         /*
 247          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
 248          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
 249          */
 250         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++)
 251                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried)
 252                         return (c);
 253
 254         /*
 255          * Every child failed.  There's no place left to look.
 256          */
 257         return (-1);
 258 }
 259
 260 static int
 261 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
 262 {
 263         mirror_map_t *mm;
 264         mirror_child_t *mc;
 265         int c, children;
 266
 267         mm = vdev_mirror_map_alloc(zio);
 268
 269         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
 270                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
 271                         /*
 272                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
 273                          * buffer for each child and issue reads to all
 274                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
 275                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
 276                          */
 277                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 278                                 mc = &mm->mm_child[c];
 279                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 280                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 281                                     zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
 282                                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 283                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
 284                         }
 285                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 286                 }
 287                 /*
 288                  * For normal reads just pick one child.
 289                  */
 290                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
 291                 children = (c >= 0);
 292         } else {
 293                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
 294
 295                 /*
 296                  * Writes go to all children.
 297                  */
 298                 c = 0;
 299                 children = mm->mm_children;
 300         }
 301
 302         while (children--) {
 303                 mc = &mm->mm_child[c];
 304                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 305                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 306                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 307                     vdev_mirror_child_done, mc));
 308                 c++;
 309         }
 310
 311         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 312 }
 313
 314 static int
 315 vdev_mirror_worst_error(mirror_map_t *mm)
 316 {
 317         int c, error[2] = { 0, 0 };
 318
 319         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 320                 mirror_child_t *mc = &mm->mm_child[c];
 321                 int s = mc->mc_speculative;
 322                 error[s] = zio_worst_error(error[s], mc->mc_error);
 323         }
 324
 325         return (error[0] ? error[0] : error[1]);
 326 }
 327
 328 static void
 329 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
 330 {
 331         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 332         mirror_child_t *mc;
 333         int c;
 334         int good_copies = 0;
 335         int unexpected_errors = 0;
 336
 337         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 338                 mc = &mm->mm_child[c];
 339
 340                 if (mc->mc_error) {
 341                         if (!mc->mc_skipped)
 342                                 unexpected_errors++;
 343                 } else if (mc->mc_tried) {
 344                         good_copies++;
 345                 }
 346         }
 347
 348         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
 349                 /*
 350                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
 351                  *
 352                  * Now that we support write reallocation, it would be better
 353                  * to treat partial failure as real failure unless there are
 354                  * no non-degraded top-level vdevs left, and not update DTLs
 355                  * if we intend to reallocate.
 356                  */
 357                 /* XXPOLICY */
 358                 if (good_copies != mm->mm_children) {
 359                         /*
 360                          * Always require at least one good copy.
 361                          *
 362                          * For ditto blocks (io_vd == NULL), require
 363                          * all copies to be good.
 364                          *
 365                          * XXX -- for replacing vdevs, there's no great answer.
 366                          * If the old device is really dead, we may not even
 367                          * be able to access it -- so we only want to
 368                          * require good writes to the new device.  But if
 369                          * the new device turns out to be flaky, we want
 370                          * to be able to detach it -- which requires all
 371                          * writes to the old device to have succeeded.
 372                          */
 373                         if (good_copies == 0 || zio->io_vd == NULL)
 374                                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 375                 }
 376                 return;
 377         }
 378
 379         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
 380
 381         /*
 382          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
 383          */
 384         /* XXPOLICY */
 385         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
 386                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
 387                 mc = &mm->mm_child[c];
 388                 zio_vdev_io_redone(zio);
 389                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 390                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 391                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, 0,
 392                     vdev_mirror_child_done, mc));
 393                 return;
 394         }
 395
 396         /* XXPOLICY */
 397         if (good_copies == 0) {
 398                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 399                 ASSERT(zio->io_error != 0);
 400         }
 401
 402         if (good_copies && spa_writeable(zio->io_spa) &&
 403             (unexpected_errors ||
 404             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
 405             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
 406                 /*
 407                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
 408                  */
 409                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 410                         /*
 411                          * Don't rewrite known good children.
 412                          * Not only is it unnecessary, it could
 413                          * actually be harmful: if the system lost
 414                          * power while rewriting the only good copy,
 415                          * there would be no good copies left!
 416                          */
 417                         mc = &mm->mm_child[c];
 418
 419                         if (mc->mc_error == 0) {
 420                                 if (mc->mc_tried)
 421                                         continue;
 422                                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) &&
 423                                     !vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_PARTIAL,
 424                                     zio->io_txg, 1))
 425                                         continue;
 426                                 mc->mc_error = ESTALE;
 427                         }
 428
 429                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 430                             mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 431                             zio->io_data, zio->io_size,
 432                             ZIO_TYPE_WRITE, zio->io_priority,
 433                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | (unexpected_errors ?
 434                             ZIO_FLAG_SELF_HEAL : 0), NULL, NULL));
 435                 }
 436         }
 437 }
 438
 439 static void
 440 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
 441 {
 442         if (faulted == vd->vdev_children)
 443                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
 444                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
 445         else if (degraded + faulted != 0)
 446                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
 447         else
 448                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
 449 }
 450
 451 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
 452         vdev_mirror_open,
 453         vdev_mirror_close,
 454         vdev_default_asize,
 455         vdev_mirror_io_start,
 456         vdev_mirror_io_done,
 457         vdev_mirror_state_change,
 458         NULL,
 459         NULL,
 460         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
 461         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 462 };
 463
 464 vdev_ops_t vdev_replacing_ops = {
 465         vdev_mirror_open,
 466         vdev_mirror_close,
 467         vdev_default_asize,
 468         vdev_mirror_io_start,
 469         vdev_mirror_io_done,
 470         vdev_mirror_state_change,
 471         NULL,
 472         NULL,
 473         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
 474         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 475 };
 476
 477 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
 478         vdev_mirror_open,
 479         vdev_mirror_close,
 480         vdev_default_asize,
 481         vdev_mirror_io_start,
 482         vdev_mirror_io_done,
 483         vdev_mirror_state_change,
 484         NULL,
 485         NULL,
 486         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
 487         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 488 };