Rebase master to b108
[zfs.git] / module / zfs / vdev_queue.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/avl.h>
31
32 /*
33  * These tunables are for performance analysis.
34  */
35 /*
36  * zfs_vdev_max_pending is the maximum number of i/os concurrently
37  * pending to each device.  zfs_vdev_min_pending is the initial number
38  * of i/os pending to each device (before it starts ramping up to
39  * max_pending).
40  */
41 int zfs_vdev_max_pending = 35;
42 int zfs_vdev_min_pending = 4;
43
44 /* deadline = pri + (lbolt >> time_shift) */
45 int zfs_vdev_time_shift = 6;
46
47 /* exponential I/O issue ramp-up rate */
48 int zfs_vdev_ramp_rate = 2;
49
50 /*
51  * i/os will be aggregated into a single large i/o up to
52  * zfs_vdev_aggregation_limit bytes long.
53  */
54 int zfs_vdev_aggregation_limit = SPA_MAXBLOCKSIZE;
55
56 /*
57  * Virtual device vector for disk I/O scheduling.
58  */
59 int
60 vdev_queue_deadline_compare(const void *x1, const void *x2)
61 {
62         const zio_t *z1 = x1;
63         const zio_t *z2 = x2;
64
65         if (z1->io_deadline < z2->io_deadline)
66                 return (-1);
67         if (z1->io_deadline > z2->io_deadline)
68                 return (1);
69
70         if (z1->io_offset < z2->io_offset)
71                 return (-1);
72         if (z1->io_offset > z2->io_offset)
73                 return (1);
74
75         if (z1 < z2)
76                 return (-1);
77         if (z1 > z2)
78                 return (1);
79
80         return (0);
81 }
82
83 int
84 vdev_queue_offset_compare(const void *x1, const void *x2)
85 {
86         const zio_t *z1 = x1;
87         const zio_t *z2 = x2;
88
89         if (z1->io_offset < z2->io_offset)
90                 return (-1);
91         if (z1->io_offset > z2->io_offset)
92                 return (1);
93
94         if (z1 < z2)
95                 return (-1);
96         if (z1 > z2)
97                 return (1);
98
99         return (0);
100 }
101
102 void
103 vdev_queue_init(vdev_t *vd)
104 {
105         vdev_queue_t *vq = &vd->vdev_queue;
106
107         mutex_init(&vq->vq_lock, NULL, MUTEX_DEFAULT, NULL);
108
109         avl_create(&vq->vq_deadline_tree, vdev_queue_deadline_compare,
110             sizeof (zio_t), offsetof(struct zio, io_deadline_node));
111
112         avl_create(&vq->vq_read_tree, vdev_queue_offset_compare,
113             sizeof (zio_t), offsetof(struct zio, io_offset_node));
114
115         avl_create(&vq->vq_write_tree, vdev_queue_offset_compare,
116             sizeof (zio_t), offsetof(struct zio, io_offset_node));
117
118         avl_create(&vq->vq_pending_tree, vdev_queue_offset_compare,
119             sizeof (zio_t), offsetof(struct zio, io_offset_node));
120 }
121
122 void
123 vdev_queue_fini(vdev_t *vd)
124 {
125         vdev_queue_t *vq = &vd->vdev_queue;
126
127         avl_destroy(&vq->vq_deadline_tree);
128         avl_destroy(&vq->vq_read_tree);
129         avl_destroy(&vq->vq_write_tree);
130         avl_destroy(&vq->vq_pending_tree);
131
132         mutex_destroy(&vq->vq_lock);
133 }
134
135 static void
136 vdev_queue_io_add(vdev_queue_t *vq, zio_t *zio)
137 {
138         avl_add(&vq->vq_deadline_tree, zio);
139         avl_add(zio->io_vdev_tree, zio);
140 }
141
142 static void
143 vdev_queue_io_remove(vdev_queue_t *vq, zio_t *zio)
144 {
145         avl_remove(&vq->vq_deadline_tree, zio);
146         avl_remove(zio->io_vdev_tree, zio);
147 }
148
149 static void
150 vdev_queue_agg_io_done(zio_t *aio)
151 {
152         zio_t *pio;
153
154         while ((pio = zio_walk_parents(aio)) != NULL)
155                 if (aio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
156                         bcopy((char *)aio->io_data + (pio->io_offset -
157                             aio->io_offset), pio->io_data, pio->io_size);
158
159         zio_buf_free(aio->io_data, aio->io_size);
160 }
161
162 #define IS_ADJACENT(io, nio) \
163         ((io)->io_offset + (io)->io_size == (nio)->io_offset)
164
165 static zio_t *
166 vdev_queue_io_to_issue(vdev_queue_t *vq, uint64_t pending_limit)
167 {
168         zio_t *fio, *lio, *aio, *dio, *nio;
169         avl_tree_t *t;
170         uint64_t size;
171         int flags;
172
173         ASSERT(MUTEX_HELD(&vq->vq_lock));
174
175         if (avl_numnodes(&vq->vq_pending_tree) >= pending_limit ||
176             avl_numnodes(&vq->vq_deadline_tree) == 0)
177                 return (NULL);
178
179         fio = lio = avl_first(&vq->vq_deadline_tree);
180
181         t = fio->io_vdev_tree;
182         size = fio->io_size;
183         flags = fio->io_flags & ZIO_FLAG_AGG_INHERIT;
184
185         if (!(flags & ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE)) {
186                 /*
187                  * We can aggregate I/Os that are adjacent and of the
188                  * same flavor, as expressed by the AGG_INHERIT flags.
189                  * The latter is necessary so that certain attributes
190                  * of the I/O, such as whether it's a normal I/O or a
191                  * scrub/resilver, can be preserved in the aggregate.
192                  */
193                 while ((dio = AVL_PREV(t, fio)) != NULL &&
194                     IS_ADJACENT(dio, fio) &&
195                     (dio->io_flags & ZIO_FLAG_AGG_INHERIT) == flags &&
196                     size + dio->io_size <= zfs_vdev_aggregation_limit) {
197                         fio = dio;
198                         size += dio->io_size;
199                 }
200                 while ((dio = AVL_NEXT(t, lio)) != NULL &&
201                     IS_ADJACENT(lio, dio) &&
202                     (dio->io_flags & ZIO_FLAG_AGG_INHERIT) == flags &&
203                     size + dio->io_size <= zfs_vdev_aggregation_limit) {
204                         lio = dio;
205                         size += dio->io_size;
206                 }
207         }
208
209         if (fio != lio) {
210                 ASSERT(size <= zfs_vdev_aggregation_limit);
211
212                 aio = zio_vdev_delegated_io(fio->io_vd, fio->io_offset,
213                     zio_buf_alloc(size), size, fio->io_type, ZIO_PRIORITY_NOW,
214                     flags | ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_QUEUE,
215                     vdev_queue_agg_io_done, NULL);
216
217                 /* We want to process lio, then stop */
218                 lio = AVL_NEXT(t, lio);
219                 for (dio = fio; dio != lio; dio = nio) {
220                         ASSERT(dio->io_type == aio->io_type);
221                         ASSERT(dio->io_vdev_tree == t);
222
223                         if (dio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
224                                 bcopy(dio->io_data, (char *)aio->io_data +
225                                     (dio->io_offset - aio->io_offset),
226                                     dio->io_size);
227                         nio = AVL_NEXT(t, dio);
228
229                         zio_add_child(dio, aio);
230                         vdev_queue_io_remove(vq, dio);
231                         zio_vdev_io_bypass(dio);
232                         zio_execute(dio);
233                 }
234
235                 avl_add(&vq->vq_pending_tree, aio);
236
237                 return (aio);
238         }
239
240         ASSERT(fio->io_vdev_tree == t);
241         vdev_queue_io_remove(vq, fio);
242
243         avl_add(&vq->vq_pending_tree, fio);
244
245         return (fio);
246 }
247
248 zio_t *
249 vdev_queue_io(zio_t *zio)
250 {
251         vdev_queue_t *vq = &zio->io_vd->vdev_queue;
252         zio_t *nio;
253
254         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
255
256         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)
257                 return (zio);
258
259         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
260
261         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
262                 zio->io_vdev_tree = &vq->vq_read_tree;
263         else
264                 zio->io_vdev_tree = &vq->vq_write_tree;
265
266         mutex_enter(&vq->vq_lock);
267
268         zio->io_deadline = (lbolt64 >> zfs_vdev_time_shift) + zio->io_priority;
269
270         vdev_queue_io_add(vq, zio);
271
272         nio = vdev_queue_io_to_issue(vq, zfs_vdev_min_pending);
273
274         mutex_exit(&vq->vq_lock);
275
276         if (nio == NULL)
277                 return (NULL);
278
279         if (nio->io_done == vdev_queue_agg_io_done) {
280                 zio_nowait(nio);
281                 return (NULL);
282         }
283
284         return (nio);
285 }
286
287 void
288 vdev_queue_io_done(zio_t *zio)
289 {
290         vdev_queue_t *vq = &zio->io_vd->vdev_queue;
291
292         mutex_enter(&vq->vq_lock);
293
294         avl_remove(&vq->vq_pending_tree, zio);
295
296         for (int i = 0; i < zfs_vdev_ramp_rate; i++) {
297                 zio_t *nio = vdev_queue_io_to_issue(vq, zfs_vdev_max_pending);
298                 if (nio == NULL)
299                         break;
300                 mutex_exit(&vq->vq_lock);
301                 if (nio->io_done == vdev_queue_agg_io_done) {
302                         zio_nowait(nio);
303                 } else {
304                         zio_vdev_io_reissue(nio);
305                         zio_execute(nio);
306                 }
307                 mutex_enter(&vq->vq_lock);
308         }
309
310         mutex_exit(&vq->vq_lock);
311 }