zfs/lib/libzpool/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 2007 Sun Microsystems, Inc.  All rights reserved.
  23  * Use is subject to license terms.
  24  */
  25
  26 #pragma ident   "@(#)vdev_mirror.c      1.9     07/11/27 SMI"
  27
  28 #include <sys/zfs_context.h>
  29 #include <sys/spa.h>
  30 #include <sys/vdev_impl.h>
  31 #include <sys/zio.h>
  32 #include <sys/fs/zfs.h>
  33
  34 /*
  35  * Virtual device vector for mirroring.
  36  */
  37
  38 typedef struct mirror_child {
  39         vdev_t          *mc_vd;
  40         uint64_t        mc_offset;
  41         int             mc_error;
  42         short           mc_tried;
  43         short           mc_skipped;
  44 } mirror_child_t;
  45
  46 typedef struct mirror_map {
  47         int             mm_children;
  48         int             mm_replacing;
  49         int             mm_preferred;
  50         int             mm_root;
  51         mirror_child_t  mm_child[1];
  52 } mirror_map_t;
  53
  54 int vdev_mirror_shift = 21;
  55
  56 static mirror_map_t *
  57 vdev_mirror_map_alloc(zio_t *zio)
  58 {
  59         mirror_map_t *mm = NULL;
  60         mirror_child_t *mc;
  61         vdev_t *vd = zio->io_vd;
  62         int c, d;
  63
  64         if (vd == NULL) {
  65                 dva_t *dva = zio->io_bp->blk_dva;
  66                 spa_t *spa = zio->io_spa;
  67
  68                 c = BP_GET_NDVAS(zio->io_bp);
  69
  70                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_SLEEP);
  71                 mm->mm_children = c;
  72                 mm->mm_replacing = B_FALSE;
  73                 mm->mm_preferred = spa_get_random(c);
  74                 mm->mm_root = B_TRUE;
  75
  76                 /*
  77                  * Check the other, lower-index DVAs to see if they're on
  78                  * the same vdev as the child we picked.  If they are, use
  79                  * them since they are likely to have been allocated from
  80                  * the primary metaslab in use at the time, and hence are
  81                  * more likely to have locality with single-copy data.
  82                  */
  83                 for (c = mm->mm_preferred, d = c - 1; d >= 0; d--) {
  84                         if (DVA_GET_VDEV(&dva[d]) == DVA_GET_VDEV(&dva[c]))
  85                                 mm->mm_preferred = d;
  86                 }
  87
  88                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
  89                         mc = &mm->mm_child[c];
  90
  91                         mc->mc_vd = vdev_lookup_top(spa, DVA_GET_VDEV(&dva[c]));
  92                         mc->mc_offset = DVA_GET_OFFSET(&dva[c]);
  93                 }
  94         } else {
  95                 c = vd->vdev_children;
  96
  97                 mm = kmem_zalloc(offsetof(mirror_map_t, mm_child[c]), KM_SLEEP);
  98                 mm->mm_children = c;
  99                 mm->mm_replacing = (vd->vdev_ops == &vdev_replacing_ops ||
 100                     vd->vdev_ops == &vdev_spare_ops);
 101                 mm->mm_preferred = mm->mm_replacing ? 0 :
 102                     (zio->io_offset >> vdev_mirror_shift) % c;
 103                 mm->mm_root = B_FALSE;
 104
 105                 for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 106                         mc = &mm->mm_child[c];
 107                         mc->mc_vd = vd->vdev_child[c];
 108                         mc->mc_offset = zio->io_offset;
 109                 }
 110         }
 111
 112         zio->io_vsd = mm;
 113         return (mm);
 114 }
 115
 116 static void
 117 vdev_mirror_map_free(zio_t *zio)
 118 {
 119         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 120
 121         kmem_free(mm, offsetof(mirror_map_t, mm_child[mm->mm_children]));
 122         zio->io_vsd = NULL;
 123 }
 124
 125 static int
 126 vdev_mirror_open(vdev_t *vd, uint64_t *asize, uint64_t *ashift)
 127 {
 128         vdev_t *cvd;
 129         uint64_t c;
 130         int numerrors = 0;
 131         int ret, lasterror = 0;
 132
 133         if (vd->vdev_children == 0) {
 134                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_BAD_LABEL;
 135                 return (EINVAL);
 136         }
 137
 138         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++) {
 139                 cvd = vd->vdev_child[c];
 140
 141                 if ((ret = vdev_open(cvd)) != 0) {
 142                         lasterror = ret;
 143                         numerrors++;
 144                         continue;
 145                 }
 146
 147                 *asize = MIN(*asize - 1, cvd->vdev_asize - 1) + 1;
 148                 *ashift = MAX(*ashift, cvd->vdev_ashift);
 149         }
 150
 151         if (numerrors == vd->vdev_children) {
 152                 vd->vdev_stat.vs_aux = VDEV_AUX_NO_REPLICAS;
 153                 return (lasterror);
 154         }
 155
 156         return (0);
 157 }
 158
 159 static void
 160 vdev_mirror_close(vdev_t *vd)
 161 {
 162         uint64_t c;
 163
 164         for (c = 0; c < vd->vdev_children; c++)
 165                 vdev_close(vd->vdev_child[c]);
 166 }
 167
 168 static void
 169 vdev_mirror_child_done(zio_t *zio)
 170 {
 171         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 172
 173         mc->mc_error = zio->io_error;
 174         mc->mc_tried = 1;
 175         mc->mc_skipped = 0;
 176 }
 177
 178 static void
 179 vdev_mirror_scrub_done(zio_t *zio)
 180 {
 181         mirror_child_t *mc = zio->io_private;
 182
 183         if (zio->io_error == 0) {
 184                 zio_t *pio = zio->io_parent;
 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
 191         zio_buf_free(zio->io_data, zio->io_size);
 192
 193         mc->mc_error = zio->io_error;
 194         mc->mc_tried = 1;
 195         mc->mc_skipped = 0;
 196 }
 197
 198 static void
 199 vdev_mirror_repair_done(zio_t *zio)
 200 {
 201         ASSERT(zio->io_private == zio->io_parent);
 202         vdev_mirror_map_free(zio->io_private);
 203 }
 204
 205 /*
 206  * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block we want to read.
 207  * If we can't, try the read on any vdev we haven't already tried.
 208  */
 209 static int
 210 vdev_mirror_child_select(zio_t *zio)
 211 {
 212         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 213         mirror_child_t *mc;
 214         uint64_t txg = zio->io_txg;
 215         int i, c;
 216
 217         ASSERT(zio->io_bp == NULL || zio->io_bp->blk_birth == txg);
 218
 219         /*
 220          * Try to find a child whose DTL doesn't contain the block to read.
 221          * If a child is known to be completely inaccessible (indicated by
 222          * vdev_readable() returning B_FALSE), don't even try.
 223          */
 224         for (i = 0, c = mm->mm_preferred; i < mm->mm_children; i++, c++) {
 225                 if (c >= mm->mm_children)
 226                         c = 0;
 227                 mc = &mm->mm_child[c];
 228                 if (mc->mc_tried || mc->mc_skipped)
 229                         continue;
 230                 if (vdev_is_dead(mc->mc_vd) && !vdev_readable(mc->mc_vd)) {
 231                         mc->mc_error = ENXIO;
 232                         mc->mc_tried = 1;       /* don't even try */
 233                         mc->mc_skipped = 1;
 234                         continue;
 235                 }
 236                 if (!vdev_dtl_contains(&mc->mc_vd->vdev_dtl_map, txg, 1))
 237                         return (c);
 238                 mc->mc_error = ESTALE;
 239                 mc->mc_skipped = 1;
 240         }
 241
 242         /*
 243          * Every device is either missing or has this txg in its DTL.
 244          * Look for any child we haven't already tried before giving up.
 245          */
 246         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++)
 247                 if (!mm->mm_child[c].mc_tried)
 248                         return (c);
 249
 250         /*
 251          * Every child failed.  There's no place left to look.
 252          */
 253         return (-1);
 254 }
 255
 256 static int
 257 vdev_mirror_io_start(zio_t *zio)
 258 {
 259         mirror_map_t *mm;
 260         mirror_child_t *mc;
 261         int c, children;
 262
 263         mm = vdev_mirror_map_alloc(zio);
 264
 265         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_READ) {
 266                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && !mm->mm_replacing) {
 267                         /*
 268                          * For scrubbing reads we need to allocate a read
 269                          * buffer for each child and issue reads to all
 270                          * children.  If any child succeeds, it will copy its
 271                          * data into zio->io_data in vdev_mirror_scrub_done.
 272                          */
 273                         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 274                                 mc = &mm->mm_child[c];
 275                                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 276                                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 277                                     zio_buf_alloc(zio->io_size), zio->io_size,
 278                                     zio->io_type, zio->io_priority,
 279                                     ZIO_FLAG_CANFAIL,
 280                                     vdev_mirror_scrub_done, mc));
 281                         }
 282                         return (zio_wait_for_children_done(zio));
 283                 }
 284                 /*
 285                  * For normal reads just pick one child.
 286                  */
 287                 c = vdev_mirror_child_select(zio);
 288                 children = (c >= 0);
 289         } else {
 290                 ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE);
 291
 292                 /*
 293                  * If this is a resilvering I/O to a replacing vdev,
 294                  * only the last child should be written -- unless the
 295                  * first child happens to have a DTL entry here as well.
 296                  * All other writes go to all children.
 297                  */
 298                 if ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) && mm->mm_replacing &&
 299                     !vdev_dtl_contains(&mm->mm_child[0].mc_vd->vdev_dtl_map,
 300                     zio->io_txg, 1)) {
 301                         c = mm->mm_children - 1;
 302                         children = 1;
 303                 } else {
 304                         c = 0;
 305                         children = mm->mm_children;
 306                 }
 307         }
 308
 309         while (children--) {
 310                 mc = &mm->mm_child[c];
 311                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 312                     mc->mc_vd, mc->mc_offset,
 313                     zio->io_data, zio->io_size, zio->io_type, zio->io_priority,
 314                     ZIO_FLAG_CANFAIL, vdev_mirror_child_done, mc));
 315                 c++;
 316         }
 317
 318         return (zio_wait_for_children_done(zio));
 319 }
 320
 321 static int
 322 vdev_mirror_io_done(zio_t *zio)
 323 {
 324         mirror_map_t *mm = zio->io_vsd;
 325         mirror_child_t *mc;
 326         int c;
 327         int good_copies = 0;
 328         int unexpected_errors = 0;
 329
 330         zio->io_error = 0;
 331         zio->io_numerrors = 0;
 332
 333         for (c = 0; c < mm->mm_children; c++) {
 334                 mc = &mm->mm_child[c];
 335
 336                 if (mc->mc_tried && mc->mc_error == 0) {
 337                         good_copies++;
 338                         continue;
 339                 }
 340
 341                 /*
 342                  * We preserve any EIOs because those may be worth retrying;
 343                  * whereas ECKSUM and ENXIO are more likely to be persistent.
 344                  */
 345                 if (mc->mc_error) {
 346                         if (zio->io_error != EIO)
 347                                 zio->io_error = mc->mc_error;
 348                         if (!mc->mc_skipped)
 349                                 unexpected_errors++;
 350                         zio->io_numerrors++;
 351                 }
 352         }
 353
 354         if (zio->io_type == ZIO_TYPE_WRITE) {
 355                 /*
 356                  * XXX -- for now, treat partial writes as success.
 357                  * XXX -- For a replacing vdev, we need to make sure the
 358                  *        new child succeeds.
 359                  */
 360                 /* XXPOLICY */
 361                 if (good_copies != 0)
 362                         zio->io_error = 0;
 363                 vdev_mirror_map_free(zio);
 364                 return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 365         }
 366
 367         ASSERT(zio->io_type == ZIO_TYPE_READ);
 368
 369         /*
 370          * If we don't have a good copy yet, keep trying other children.
 371          */
 372         /* XXPOLICY */
 373         if (good_copies == 0 && (c = vdev_mirror_child_select(zio)) != -1) {
 374                 ASSERT(c >= 0 && c < mm->mm_children);
 375                 mc = &mm->mm_child[c];
 376                 dprintf("retrying i/o (err=%d) on child %s\n",
 377                     zio->io_error, vdev_description(mc->mc_vd));
 378                 zio->io_error = 0;
 379                 zio_vdev_io_redone(zio);
 380                 zio_nowait(zio_vdev_child_io(zio, zio->io_bp,
 381                     mc->mc_vd, mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 382                     ZIO_TYPE_READ, zio->io_priority, ZIO_FLAG_CANFAIL,
 383                     vdev_mirror_child_done, mc));
 384                 return (zio_wait_for_children_done(zio));
 385         }
 386
 387         /* XXPOLICY */
 388         if (good_copies)
 389                 zio->io_error = 0;
 390         else
 391                 ASSERT(zio->io_error != 0);
 392
 393         if (good_copies && (spa_mode & FWRITE) &&
 394             (unexpected_errors ||
 395             (zio->io_flags & ZIO_FLAG_RESILVER) ||
 396             ((zio->io_flags & ZIO_FLAG_SCRUB) && mm->mm_replacing))) {
 397                 zio_t *rio;
 398
 399                 /*
 400                  * Use the good data we have in hand to repair damaged children.
 401                  *
 402                  * We issue all repair I/Os as children of 'rio' to arrange
 403                  * that vdev_mirror_map_free(zio) will be invoked after all
 404                  * repairs complete, but before we advance to the next stage.
 405                  */
 406                 rio = zio_null(zio, zio->io_spa,
 407                     vdev_mirror_repair_done, zio, ZIO_FLAG_CANFAIL);
 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->vdev_dtl_map,
 424                                     zio->io_txg, 1))
 425                                         continue;
 426                                 mc->mc_error = ESTALE;
 427                         }
 428
 429                         dprintf("resilvered %s @ 0x%llx error %d\n",
 430                             vdev_description(mc->mc_vd), mc->mc_offset,
 431                             mc->mc_error);
 432
 433                         zio_nowait(zio_vdev_child_io(rio, zio->io_bp, mc->mc_vd,
 434                             mc->mc_offset, zio->io_data, zio->io_size,
 435                             ZIO_TYPE_WRITE, zio->io_priority,
 436                             ZIO_FLAG_IO_REPAIR | ZIO_FLAG_CANFAIL |
 437                             ZIO_FLAG_DONT_PROPAGATE, NULL, NULL));
 438                 }
 439
 440                 zio_nowait(rio);
 441
 442                 return (zio_wait_for_children_done(zio));
 443         }
 444
 445         vdev_mirror_map_free(zio);
 446
 447         return (ZIO_PIPELINE_CONTINUE);
 448 }
 449
 450 static void
 451 vdev_mirror_state_change(vdev_t *vd, int faulted, int degraded)
 452 {
 453         if (faulted == vd->vdev_children)
 454                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_CANT_OPEN,
 455                     VDEV_AUX_NO_REPLICAS);
 456         else if (degraded + faulted != 0)
 457                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_DEGRADED, VDEV_AUX_NONE);
 458         else
 459                 vdev_set_state(vd, B_FALSE, VDEV_STATE_HEALTHY, VDEV_AUX_NONE);
 460 }
 461
 462 vdev_ops_t vdev_mirror_ops = {
 463         vdev_mirror_open,
 464         vdev_mirror_close,
 465         NULL,
 466         vdev_default_asize,
 467         vdev_mirror_io_start,
 468         vdev_mirror_io_done,
 469         vdev_mirror_state_change,
 470         VDEV_TYPE_MIRROR,       /* name of this vdev type */
 471         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 472 };
 473
 474 vdev_ops_t vdev_replacing_ops = {
 475         vdev_mirror_open,
 476         vdev_mirror_close,
 477         NULL,
 478         vdev_default_asize,
 479         vdev_mirror_io_start,
 480         vdev_mirror_io_done,
 481         vdev_mirror_state_change,
 482         VDEV_TYPE_REPLACING,    /* name of this vdev type */
 483         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 484 };
 485
 486 vdev_ops_t vdev_spare_ops = {
 487         vdev_mirror_open,
 488         vdev_mirror_close,
 489         NULL,
 490         vdev_default_asize,
 491         vdev_mirror_io_start,
 492         vdev_mirror_io_done,
 493         vdev_mirror_state_change,
 494         VDEV_TYPE_SPARE,        /* name of this vdev type */
 495         B_FALSE                 /* not a leaf vdev */
 496 };