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 2008 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 = zio->io_parent;
 184                 mutex_enter(&pio->io_lock);
 185                 ASSERT3U(zio->io_size, >=, pio->io_size);
 186                 bcopy(zio->io_data, pio->io_data, pio->io_size);
 187                 mutex_exit(&pio->io_lock);
 188         }
 189
 190         zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
 191
 192         mc->mc_error = zio->io_error;
 193         mc->mc_tried = 1;
 194         mc->mc_skipped = 0;
 195 }
 196
 197 /*
 198  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
 199  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
 200  */
 201 static int
 202 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
 203 {
 204         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 205         mirror_child_t *mc;
 206         uint64_t txg = zio->io_txg;
 207         int i, c;
 208
 209         ASSERT(zio->io_bp == NULL || zio->io_bp->blk_birth == txg);
 210
 211         /*
 212          * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block to read.
 213          * If a child is known to be completely inaccessible (indicated by
 214          * vdev_readable() returning B_FALSE), don't even try.
 215          */
 216         for (i = 0, c = mm->mm_preferred; i < mm->mm_children; i++, c++) {
 217                 if (c >= mm->mm_children)
 218                         c = 0;
 219                 mc = &mm->mm_child[c];
 220                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
 221                         continue;
 222                 if (!vdev_readable(mc->mc_vd)) {
 223                         mc->mc_error = ENXIO;
 224                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
 225                         mc->mc_skipped = 1;
 226                         continue;
 227                 }
 228                 if (!vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_MISSING, txg, 1))
 229                         return (c);
 230                 mc->mc_error = ESTALE;
 231                 mc->mc_skipped = 1;
 232                 mc->mc_speculative = 1;
 233         }
 234
 235         /*
 236          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
 237          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
 238          */
 239         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++)
 240                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried)
 241                         return (c);
 242
 243         /*
 244          * Every child failed.  There's no place left to look.
 245          */
 246         return (-1);
 247 }
 248
 249 static int
 250 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
 251 {
 252         mirror_map_t *mm;
 253         mirror_child_t *mc;
 254         int c, children;
 255
 256         mm = vdev_mirror_map_alloc(zio);
 257
 258         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
 259                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
 260                         /*
 261                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
 262                          * buffer for each child and issue reads to all
 263                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
 264                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
 265                          */
 266                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 267                                 mc = &mm->mm_child[c];
 268                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 269                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 270                                     zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
 271                                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 272                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
 273                         }
 274                         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 275                 }
 276                 /*
 277                  * For normal reads just pick one child.
 278                  */
 279                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
 280                 children = (c >= 0);
 281         } else {
 282                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
 283
 284                 /*
 285                  * Writes go to all children.
 286                  */
 287                 c = 0;
 288                 children = mm->mm_children;
 289         }
 290
 291         while (children--) {
 292                 mc = &mm->mm_child[c];
 293                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 294                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 295                     zio->io_type, zio->io_priority, 0,
 296                     vdev_mirror_child_done, mc));
 297                 c++;
 298         }
 299
 300         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 301 }
 302
 303 static int
 304 vdev_mirror_worst_error(mirror_map_t *mm)
 305 {
 306         int error[2] = { 0, 0 };
 307
 308         for (int c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 309                 mirror_child_t *mc = &mm->mm_child[c];
 310                 int s = mc->mc_speculative;
 311                 error[s] = zio_worst_error(error[s], mc->mc_error);
 312         }
 313
 314         return (error[0] ? error[0] : error[1]);
 315 }
 316
 317 static void
 318 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
 319 {
 320         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 321         mirror_child_t *mc;
 322         int c;
 323         int good_copies = 0;
 324         int unexpected_errors = 0;
 325
 326         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 327                 mc = &mm->mm_child[c];
 328
 329                 if (mc->mc_error) {
 330                         if (!mc->mc_skipped)
 331                                 unexpected_errors++;
 332                 } else if (mc->mc_tried) {
 333                         good_copies++;
 334                 }
 335         }
 336
 337         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
 338                 /*
 339                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
 340                  *
 341                  * Now that we support write reallocation, it would be better
 342                  * to treat partial failure as real failure unless there are
 343                  * no non-degraded top-level vdevs left, and not update DTLs
 344                  * if we intend to reallocate.
 345                  */
 346                 /* XXPOLICY */
 347                 if (good_copies != mm->mm_children) {
 348                         /*
 349                          * Always require at least one good copy.
 350                          *
 351                          * For ditto blocks (io_vd == NULL), require
 352                          * all copies to be good.
 353                          *
 354                          * XXX -- for replacing vdevs, there's no great answer.
 355                          * If the old device is really dead, we may not even
 356                          * be able to access it -- so we only want to
 357                          * require good writes to the new device.  But if
 358                          * the new device turns out to be flaky, we want
 359                          * to be able to detach it -- which requires all
 360                          * writes to the old device to have succeeded.
 361                          */
 362                         if (good_copies == 0 || zio->io_vd == NULL)
 363                                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 364                 }
 365                 return;
 366         }
 367
 368         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
 369
 370         /*
 371          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
 372          */
 373         /* XXPOLICY */
 374         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
 375                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
 376                 mc = &mm->mm_child[c];
 377                 zio_vdev_io_redone(zio);
 378                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 379                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 380                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, 0,
 381                     vdev_mirror_child_done, mc));
 382                 return;
 383         }
 384
 385         /* XXPOLICY */
 386         if (good_copies == 0) {
 387                 zio->io_error = vdev_mirror_worst_error(mm);
 388                 ASSERT(zio->io_error != 0);
 389         }
 390
 391         if (good_copies && spa_writeable(zio->io_spa) &&
 392             (unexpected_errors ||
 393             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
 394             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
 395                 /*
 396                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
 397                  */
 398                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 399                         /*
 400                          * Don't rewrite known good children.
 401                          * Not only is it unnecessary, it could
 402                          * actually be harmful: if the system lost
 403                          * power while rewriting the only good copy,
 404                          * there would be no good copies left!
 405                          */
 406                         mc = &mm->mm_child[c];
 407
 408                         if (mc->mc_error == 0) {
 409                                 if (mc->mc_tried)
 410                                         continue;
 411                                 if (!(zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) &&
 412                                     !vdev_dtl_contains(mc->mc_vd, DTL_PARTIAL,
 413                                     zio->io_txg, 1))
 414                                         continue;
 415                                 mc->mc_error = ESTALE;
 416                         }
 417
 418                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 419                             mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 420                             zio->io_data, zio->io_size,
 421                             ZIO_TYPE_WRITE, zio->io_priority,
 422                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | (unexpected_errors ?
 423                             ZIO_FLAG_SELF_HEAL : 0), NULL, NULL));
 424                 }
 425         }
 426 }
 427
 428 static void
 429 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
 430 {
 431         if (faulted == vd->vdev_children)
 432                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
 433                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
 434         else if (degraded + faulted != 0)
 435                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
 436         else
 437                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
 438 }
 439
 440 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
 441         vdev_mirror_open,
 442         vdev_mirror_close,
 443         vdev_default_asize,
 444         vdev_mirror_io_start,
 445         vdev_mirror_io_done,
 446         vdev_mirror_state_change,
 447         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
 448         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 449 };
 450
 451 vdev_ops_t vdev_replacing_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         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
 459         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 460 };
 461
 462 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
 463         vdev_mirror_open,
 464         vdev_mirror_close,
 465         vdev_default_asize,
 466         vdev_mirror_io_start,
 467         vdev_mirror_io_done,
 468         vdev_mirror_state_change,
 469         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
 470         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 471 };