Rebase master to b105
[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 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/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 *dio;
153         uint64_t offset = 0;
154
155         while ((dio = aio->io_delegate_list) != NULL) {
156                 if (aio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
157                         bcopy((char *)aio->io_data + offset, dio->io_data,
158                             dio->io_size);
159                 offset += dio->io_size;
160                 aio->io_delegate_list = dio->io_delegate_next;
161                 dio->io_delegate_next = NULL;
162                 dio->io_error = aio->io_error;
163                 zio_execute(dio);
164         }
165         ASSERT3U(offset, ==, aio->io_size);
166
167         zio_buf_free(aio->io_data, aio->io_size);
168 }
169
170 #define IS_ADJACENT(io, nio) \
171         ((io)->io_offset + (io)->io_size == (nio)->io_offset)
172
173 static zio_t *
174 vdev_queue_io_to_issue(vdev_queue_t *vq, uint64_t pending_limit)
175 {
176         zio_t *fio, *lio, *aio, *dio;
177         avl_tree_t *tree;
178         uint64_t size;
179         int flags;
180
181         ASSERT(MUTEX_HELD(&vq->vq_lock));
182
183         if (avl_numnodes(&vq->vq_pending_tree) >= pending_limit ||
184             avl_numnodes(&vq->vq_deadline_tree) == 0)
185                 return (NULL);
186
187         fio = lio = avl_first(&vq->vq_deadline_tree);
188
189         tree = fio->io_vdev_tree;
190         size = fio->io_size;
191         flags = fio->io_flags & ZIO_FLAG_AGG_INHERIT;
192
193         if (!(flags & ZIO_FLAG_DONT_AGGREGATE)) {
194                 /*
195                  * We can aggregate I/Os that are adjacent and of the
196                  * same flavor, as expressed by the AGG_INHERIT flags.
197                  * The latter is necessary so that certain attributes
198                  * of the I/O, such as whether it's a normal I/O or a
199                  * scrub/resilver, can be preserved in the aggregate.
200                  */
201                 while ((dio = AVL_PREV(tree, fio)) != NULL &&
202                     IS_ADJACENT(dio, fio) &&
203                     (dio->io_flags & ZIO_FLAG_AGG_INHERIT) == flags &&
204                     size + dio->io_size <= zfs_vdev_aggregation_limit) {
205                         dio->io_delegate_next = fio;
206                         fio = dio;
207                         size += dio->io_size;
208                 }
209                 while ((dio = AVL_NEXT(tree, lio)) != NULL &&
210                     IS_ADJACENT(lio, dio) &&
211                     (dio->io_flags & ZIO_FLAG_AGG_INHERIT) == flags &&
212                     size + dio->io_size <= zfs_vdev_aggregation_limit) {
213                         lio->io_delegate_next = dio;
214                         lio = dio;
215                         size += dio->io_size;
216                 }
217         }
218
219         if (fio != lio) {
220                 char *buf = zio_buf_alloc(size);
221                 uint64_t offset = 0;
222
223                 ASSERT(size <= zfs_vdev_aggregation_limit);
224
225                 aio = zio_vdev_delegated_io(fio->io_vd, fio->io_offset,
226                     buf, size, fio->io_type, ZIO_PRIORITY_NOW,
227                     flags | ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_QUEUE,
228                     vdev_queue_agg_io_done, NULL);
229
230                 aio->io_delegate_list = fio;
231
232                 for (dio = fio; dio != NULL; dio = dio->io_delegate_next) {
233                         ASSERT(dio->io_type == aio->io_type);
234                         ASSERT(dio->io_vdev_tree == tree);
235                         if (dio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE)
236                                 bcopy(dio->io_data, buf + offset, dio->io_size);
237                         offset += dio->io_size;
238                         vdev_queue_io_remove(vq, dio);
239                         zio_vdev_io_bypass(dio);
240                 }
241
242                 ASSERT(offset == size);
243
244                 avl_add(&vq->vq_pending_tree, aio);
245
246                 return (aio);
247         }
248
249         ASSERT(fio->io_vdev_tree == tree);
250         vdev_queue_io_remove(vq, fio);
251
252         avl_add(&vq->vq_pending_tree, fio);
253
254         return (fio);
255 }
256
257 zio_t *
258 vdev_queue_io(zio_t *zio)
259 {
260         vdev_queue_t *vq = &zio->io_vd->vdev_queue;
261         zio_t *nio;
262
263         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ || zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
264
265         if (zio->io_flags & ZIO_FLAG_DONT_QUEUE)
266                 return (zio);
267
268         zio->io_flags |= ZIO_FLAG_DONT_CACHE | ZIO_FLAG_DONT_QUEUE;
269
270         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ)
271                 zio->io_vdev_tree = &vq->vq_read_tree;
272         else
273                 zio->io_vdev_tree = &vq->vq_write_tree;
274
275         mutex_enter(&vq->vq_lock);
276
277         zio->io_deadline = (lbolt64 >> zfs_vdev_time_shift) + zio->io_priority;
278
279         vdev_queue_io_add(vq, zio);
280
281         nio = vdev_queue_io_to_issue(vq, zfs_vdev_min_pending);
282
283         mutex_exit(&vq->vq_lock);
284
285         if (nio == NULL)
286                 return (NULL);
287
288         if (nio->io_done == vdev_queue_agg_io_done) {
289                 zio_nowait(nio);
290                 return (NULL);
291         }
292
293         return (nio);
294 }
295
296 void
297 vdev_queue_io_done(zio_t *zio)
298 {
299         vdev_queue_t *vq = &zio->io_vd->vdev_queue;
300
301         mutex_enter(&vq->vq_lock);
302
303         avl_remove(&vq->vq_pending_tree, zio);
304
305         for (int i = 0; i < zfs_vdev_ramp_rate; i++) {
306                 zio_t *nio = vdev_queue_io_to_issue(vq, zfs_vdev_max_pending);
307                 if (nio == NULL)
308                         break;
309                 mutex_exit(&vq->vq_lock);
310                 if (nio->io_done == vdev_queue_agg_io_done) {
311                         zio_nowait(nio);
312                 } else {
313                         zio_vdev_io_reissue(nio);
314                         zio_execute(nio);
315                 }
316                 mutex_enter(&vq->vq_lock);
317         }
318
319         mutex_exit(&vq->vq_lock);
320 }